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Nano Dimension über die Zukunft von AME (Additive Manufacturing Electronics)

Auf 28. April 2021 von Regina P. veröffentlicht
nano dimension

Die additive Fertigung gewinnt in verschiedensten Branchen zunehmend an Bedeutung. Die Möglichkeit, Objekte zu erstellen, die anpassbar, individuell optimiert und häufig sogar billiger sind als Teile, die mit traditionellen Methoden hergestellt werden, verdeutlicht wie wertvoll die Technologie für viele kritischen Sektoren ist. Es gibt jedoch eine Branche, in der sich der 3D-Druck bislang nur schwer durchsetzen konnte: die Elektronik. Während Sektoren wie die Luft- und Raumfahrt und die Automobilindustrie schon seit Jahren die additive Fertigung einsetzen, hat der 3D-Druck in der Elektronikindustrie insgesamt noch recht wenig Einfluss genommen. Dennoch hat die additive Fertigung im Mikromaßstab in den letzten Jahren exponentiell zugenommen, wobei Unternehmen daran arbeiten, die Technologie der sogenannten Additive Manufacturing Electronics (AME) voranzutreiben. Eines der führenden Unternehmen dieser Bewegung ist Nano Dimension, ein Hersteller von 3D-gedruckten Elektroniksystemen, der seine eigene proprietäre Tintenstrahldrucktechnologie sowie Nanotinten einsetzt, um präzise elektronische Teile für eine Vielzahl von Branchen wie die Medizin, Automobil sowie die Luft- und Raumfahrt herzustellen. Das Unternehmen ist auch bekannt dafür, mit forschenden Institutionen zusammenzuarbeiten, um die Anwendungsmöglichkeiten weiter voranzutreiben sowie die Art und Weise neu zu definieren, wie über AME-Technologien gedacht wird. Wir haben mit Valentin Storz, dem General Manager EMEA bei Nano Dimension, gesprochen, um mehr über ihre Technologie, die Anwendungen von AME und der Zusammenarbeit mit Hochschulen zu erfahren.

3DN: Können Sie sich selbst und Ihre Verbindung zur additiven Fertigung kurz vorstellen?

Mein Name ist Valentin Storz, ich bin in Deutschland ansässig und arbeite seit zweieinhalb Jahren bei Nano Dimension. Davor war ich sechs Jahre lang bei Makerbot und Stratasys und habe dort jeweils das europäische Geschäft geleitet. Das war äußerst aufregend, vor allem, als Stratasys 2014 Makerbot kaufte. Zu dieser Zeit sah die ganze Welt des 3D-Drucks noch ganz anders aus.

3DN: Würden Sie uns mehr zu Nano Dimension erzählen? Mit welcher Mission wurde das Unternehmen gegründet?

Nano Dimension ist ein Unternehmen, welches sich auf die additive Fertigung von Elektronikteilen fokussiert. Wir haben ein System entwickelt, welches die Größe von zwei Kühlschränken hat, genannt DragonFly LDM®. Diese Maschine besitzt die Fähigkeit, dielektrische und leitfähige Tinten gleichzeitig zu spritzen, um elektronische Freiformteile in 3D zu drucken. Mit der Entwicklung von Hi-PEDs™ (High-Performance Electronic Devices) schließen wir die Lücke zwischen der Leiterplatten- und der Halbleiterindustrie. Diese sind jedoch mehr als nur Leiterplatten mit gedruckten Komponenten; sie bestehen aus Spulen, Kondensatoren, komplexen Schaltungen, Transformatoren und mehr. Wir sind zudem an einer Reihe von Projekten und Branchen beteiligt. Zum Beispiel haben wir einen 3D-gedruckten Radiofrequenz (RF)-Verstärker hergestellt, welcher zur internationalen Raumstation geschickt wurde. Die Mission von Nano Dimension, ist es, die Elektronik im Einsatz der additiven Fertigung zu revolutionieren.

3DN: Können Sie uns etwas mehr über Ihre Lights-Out Digital Manufacturing Technologie bzw. zum DragonFly LDM Manufacturing System erzählen?

Der DragonFly ist mit unserer hochmodernen, proprietären Lights-Out Digital (LDM) Fertigungstechnologie ausgestattet. LDM ermöglicht einen unbeaufsichtigten Betrieb, da die Technologie sich selbst wartet, wobei typischerweise nur ein wöchentlicher Wartungsvorgang erforderlich ist. Derzeit ist dies die einzige rund-um-die-Uhr Lösung für den 3D-Druck von elektronischen Schaltungen. Darüberhinaus haben wir einige Verbesserungen am bestehenden System vorgenommen, wie einem neuen weiterentwickelten Druckkopf, Software-Management-Algorithmen sowie die automatische Selbstreinigung der Druckköpfe, welche alle paar Stunden erfolgt. Zusammengefasst handelt es sich um einen präzisen Tintenstrahl-Depositionsdrucker mit speziellen Nanotinten und einer optimierten 3D-Software für den Druck von elektronischen Schaltungen, welche neue Präzisionsstandards für die 3D-gedruckte Elektronik setzt.

3DN: In welchen Anwendungsgebieten wird die Technologie genutzt?

Es gibt eine Vielzahl von Anwendungsmöglichkeiten für 3D-gedruckte Elektronik. Darunter natürlich auch Printed Circuit Boards (PCBs), aber die Technologie kann auch für fortschrittliche HF-Lösungen, Omni-Antennen, 5G, MEMS, Sensoren, nicht-planare Multi-Layer-Elektronik und HDI von Nutzen sein. Unser System ermöglicht den Druck von unterschiedlichsten Teilen, auch die Form kann individuell definiert werden und ist dann bereit zum Druck. Wie Sie sich vorstellen können, bietet dies viele Vorteile für die RF-Technologie, kann aber auch für Verpackungslösungen, IC-Abschirmungen oder sogar Sensoren verwendet werden. Berührungssensoren stellen eine wichtige Anwendung dar, da diese Sensoren für Geräte in den Bereichen Medizin, Industrie und Automobil eingesetzt werden. Davon abgesehen, handelt es sich hier um eine relativ junge Technologie in der AM-Welt. Was wir im Moment vor allem feststellen, ist, dass die Technologie für Forschungszwecke eingesetzt wird. Aus diesem Grund konzentrieren wir uns mitunter darauf, Forscher und Akademiker auszustatten, weil wir bemerkt haben, dass die Anzahl der Veröffentlichungen von Forschungsarbeiten auf diesem Gebiet beständig wächst. Die Forschung und auch der akademische Bereich beschäftigen sich mehr und mehr mit den Möglichkeiten dieser Technologie.

3DN: Was denken Sie, sind die nächsten Schritte für diese 3D-Drucktechnologie? Wie wird sich Ihrer Meinung nach der AM-Elektronikmarkt in den nächsten Jahren weiterentwickeln?

Ich denke, dass wir in den nächsten Jahren den immer größer werdenden Einfluss aus den Bereichen der akademischen Forschung, Verteidigung, Medizin aber auch anderen Gebieten sehen werden. Alleine PCB ist ein 7-Milliarden-Dollar-Markt, und das stellt nur die Spitze dieser Industriepyramide dar. Dann ist da noch der Teil der Industrie, welcher sich noch mehr spezialisiert. In Zukunft wird es sicherlich neue Formfaktoren geben, wie die Miniaturisierung, Integration von Montageschritten und Komponenten und schließlich die digitale Inventarisierung, welche dann eine weitere Entwicklung der Anwendungsmöglichkeit für die additiv gefertigte Elektronik darstellen wird.

AME

Nano Dimension hat auch einen 3D Druck Service, NaNoS (Bild: Nano Dimension)

3DN: Welche Rolle spielt die akademischen Welt für das Elektronikdesign und für die Ausbildung der nächsten Generation von Ingenieuren?

Der Bildungsbereich spielt für die additive Fertigung eine entscheidende Rolle, insbesondere wenn wir über AME sprechen. Im Moment, lehrt niemand, wie man für diese Art von Technologie designt. Das hat zur Folge, dass viele Leute nach wie vor innerhalb der Grenzen von traditionellen Technologien denken. Aber mit der AME hat die Industrie es mit neuen Maschinen zu tun, welche eine neue Herangehensweise an die Designentwicklung und das Verständnis von Materialien und Systemen erfordern. Mit traditionellen Methoden ist man in dem, was man tun kann, eingeschränkt, weil diese nicht additiv gefertigt werden. Die neue Generation von Ingenieuren kommt jedoch und drängt auf den Einsatz von 3D-Elektronik. Sie befassen sich mit den Möglichkeiten, die sich dank der Technologie ergeben und kommen mit neuen Ideen.

Wir haben es uns zur Aufgabe gemacht, mit Universitäten und dem Rest der Industrie zusammenzuarbeiten und Programme zur Förderung dieser Ausbildungen zu entwickeln. Aber ganz offen gesagt, müssen wir alle noch mehr tun. Wir bieten daher nicht nur die Maschinen an, die etwa 500.000 Dollar kosten, sondern zusätzlich auch den Service NaNoS℠, bei dem Studenten und Professoren unsere Technologie nutzen können, um diese zu testen und zu sehen, ob das, was sie schaffen wollen, mit der 3D-Drucktechnologie möglich ist. NaNoS℠ ist ein kooperativer Design- und Fertigungsservice für jeden, der die Zukunft der AME-Fertigung erforschen möchte. Wir wollen es Fachleuten ermöglichen zu experimentieren, indem sie Hi-PEDs™ entwerfen und erstellen und diese mit einer Vielzahl von Substraten wie FR4, Silizium, Kupferfolie und anderen test drucken. Wir wissen nicht, was sich zukünftig etablieren wird, oder welche Forschungsergebnisse dabei herauskommen, aber wir wollen versuchen, diese zu unterstützen und voranzutreiben, wo wir können.

3DN: Haben Sie letzte Worte für unsere Leser?

Ich glaube, dass der Einfluss, den AME nehmen wird, noch viel größer sein wird, als deren Einfluss auf die mechanische Industrie. Mehr Informationen über Nano Dimension finden Sie auf unserer Webseite bzw. im Video.

Was denken Sie über die Zukunft von AME? Lassen Sie uns dazu gerne einen Kommentar da oder teilen Sie uns Ihre Meinung auf Facebook, Twitter LinkedIN oder Xing mit. Möchten Sie außerdem eine Zusammenfassung der wichtigsten Neuigkeiten im 3D-Druck und der Additiven Fertigung direkt und bequem in Ihr Postfach erhalten? Dann registrieren Sie sich jetzt für unseren wöchentlichen Newsletter.

Titelbildnachweis: Nano Dimension

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