Wissenschaftler bauen neuen, kostengünstigen AJP 3D-Drucker zur Herstellung von Hybridelektronik

Forscher der University of Texas at El Paso (UTEP) haben ein neues, kostengünstiges Aerosol Jet Printing (AJP)-System entwickelt, mit dem hybride elektronische Bauteile hergestellt werden können.

Der nur 12.000 US-Dollar teure 3D-Drucker der Wissenschaftler basiert auf einem 32-Bit-Mikrocontroller (MCU), mit dem er sich mit anderen Geräten verbinden kann, die ihm fortschrittliche Strukturierungsfunktionen verleihen. Mit seiner flexiblen Funktionalität ist das Gerät in der Lage, elektronische Tinten in komplexe Designs aufzutragen, was es möglicherweise zu einer erschwinglicheren Methode für die Herstellung von Elektronik in der Forschung, beim Prototyping und bei Anwendungen im Bildungsbereich macht.

Eine Vielzahl digitaler Fertigungsmethoden stützt sich auf computergesteuerte Bewegungssysteme zur Positionierung und Synchronisierung komplexer Funktionen. Obwohl kostengünstige Mikrocontroller die weite Verbreitung des 3D-Drucks unterstützt und die Markteintrittsbarrieren deutlich gesenkt haben, sind Druckverfahren mit höherer Präzision, wie z. B. der Aerosolstrahldruck, weiterhin auf teure, speziell angefertigte Bewegungssteuerungsplattformen angewiesen.

Die Fortschritte bei kostengünstigen und vielseitigen Mikrocontrollern bieten jedoch die Möglichkeit, kostengünstige, einfache und modulare Bewegungssteuerungsanwendungen zu entwickeln, die für Präzisionsdruckverfahren geeignet sind, die Multitasking erfordern.

Im Rahmen einer wissenschaftlichen Arbeit haben die Forscher ein Aerosol-Jet-Drucker mit einem preiswerten 32-Bit-Mikrocontroller mit Echtzeit-Betriebssystemfunktionen entwickelt. Multitasking ermöglicht eine robuste Synchronisation des Bewegungssystems mit einer Vielzahl von peripheren Hardware-Geräten, die für eine funktionale Musterung notwendig sind.

Dies wird für elektronische Tinten mit wettbewerbsfähiger Leistung im Vergleich zu kommerziellen High-End-Druckplattformen demonstriert, wobei ein modularer, zugänglicher und vielseitiger Rahmen zur Unterstützung der Portabilität für hybride Fertigungsmöglichkeiten beibehalten wird.

Die Ergebnisse der Forscher sind in ihrem Paper mit dem Titel “Modular motion control software development to support a versatile, low-cost aerosol jet platform for printed electronics” detailliert beschrieben. Die Studie wurde von Alejandro Martinez-Acosta, Rebecca R. Tafoya, Stella A. Quinones und Ethan B. Secor von der University of Texas at El Paso, den Sandia National Laboratories und der Iowa State University mitverfasst.