Horizon Microtechnologies: Grundlagen der schablonenbasierten 3D-Mikrofabrikation

Horizon Microtechnologies hat sich auf die Technologie der schablonenbasierten 3D-Mikrofabrikation spezialisiert. Dabei handelt es sich um ein Post-Printing-Verfahren, das es neuen Industriezweigen ermöglicht, von der Leistungsfähigkeit, Flexibilität, Wendigkeit und Designfreiheit der Mikro-AM zu profitieren.

In den letzten Jahren haben sich die Mikro-AM-Technologien zu kosteneffizienten, relativ schnellen und hochpräzisen Produktionstechnologien entwickelt, die Toleranzen im Mikrometerbereich einhalten können, und das mit hoher Wiederholgenauigkeit. Bei den Materialien, die mit den verschiedenen heute verfügbaren Mikro-AM-Technologien verarbeitet werden können, handelt es sich jedoch fast ausschließlich um Polymere, so dass Hersteller, die die Möglichkeiten der Mikro-AM nutzen möchten, aber leitfähige oder umweltbeständige Mikroteile benötigen, bisher frustriert waren. Horizon Microtechnologies hat seine schablonenbasierte 3D-Mikrofabrikationstechnologie entwickelt, um diese Lücke zu schließen.

Die Technologie des Unternehmens besteht aus einer Reihe von Prozessen, die einer Mikrostruktur (der Schablone) Material und Funktionalität hinzufügen. Sie wurden entwickelt, um mit einer Reihe von Schablonenmaterialien und nahezu unabhängig von der Form der Schablone zu arbeiten. Daher eignen sie sich besonders für die Nachbehandlung von aus Mikro-AM abgeleiteten Schablonen nach dem Druck.

Andreas Frölich, CEO von Horizon, sagt: “Es besteht kein Zweifel daran, dass AM und Mikro-AM die Art und Weise, wie verschiedene Sektoren Endverbrauchsteile für eine Reihe von Anwendungen herstellen, verändert haben. Mit dem Aufkommen der ultrapräzisen Mikro-AM-Technologien haben sich die Vorteile von AM auch für Mikrohersteller erschlossen, und durch die Entwicklung unserer Mikrofabrikationstechnologie haben wir die Bereiche erweitert, in denen AM einen positiven Einfluss haben kann. Der Einsatz von Mikro-AM kann in vielen Fällen kostengünstiger und schneller sein als der Einsatz konventioneller Fertigungsverfahren, und er fördert die Designfreiheit und ermöglicht die Herstellung von Teilen und Komponenten mit einer geometrischen Komplexität, die bisher nicht möglich war.”

Frölich fährt fort: “Man kann den mit Mikro-AM hergestellten Teilen Leitfähigkeit und Umweltbeständigkeit verleihen und so die Möglichkeiten der Mikro-AM für Hersteller von Elektroden und elektrischen Anschlüssen, 3D-Mikrofluidik-Geräten, MEMs und optischen Gehäusen erschließen. Es ist auch möglich, die Leitfähigkeit zu nutzen, um das Risiko statischer Entladung zu beseitigen. Dies ist beispielsweise bei der automatisierten Montage von optoelektronischen Komponenten (wie z. B. nackten Laserdioden) wichtig, bei der kleine, mechanisch empfindliche und gegen statische Entladungen empfindliche Komponenten gehandhabt werden müssen, die mehrere berührungsfreie Bereiche aufweisen. Dies erfordert einen komponentenspezifischen Greifer (Endeffektor), der mehrere anspruchsvolle Eigenschaften kombiniert – enge mechanische Toleranzen und frei platzierbare interne Kanäle für das Vakuum einerseits und ausreichende Leitfähigkeit, um den Aufbau statischer Elektrizität zu verhindern, andererseits. Genau das kann Horizon mit seiner schablonenbasierten 3D-Mikrofabrikationstechnologie bieten. Polymer-Mikro-AM bietet enge mechanische Toleranzen und frei platzierbare interne Kanäle, und Horizons proprietärer Post-Printing-Prozess sorgt für die notwendige Leitfähigkeit.”

Horizon arbeitet mit seinen Kunden als Produktentwicklungspartner zusammen, da das Unternehmen über fundiertes Know-how bei der Optimierung des Designs von Teilen für die Mikro-AM-Fertigung und Nachbearbeitung verfügt. Überlegungen wie Form, Funktion und Material werden in Absprache mit dem Kunden berücksichtigt. Die mikrogefertigte 3D-Vorlage bestimmt die (nahezu) Nettoform des endgültigen Teils, während die endgültige Funktionalität durch Nachbearbeitungsschritte erreicht wird.

Die Nachbearbeitungstechnologie des Unternehmens kann Mikro-AM-Teile vollständig oder selektiv mit einer leitfähigen Schicht beschichten und ist in der Lage, auch schwierige Bereiche wie lange schmale Kanäle und Hinterschneidungen homogen zu beschichten. Mikrogefertigte 3D-Schablonen können auch mit Metalloxiden beschichtet werden, um die Teile mit aggressiven chemischen Umgebungen kompatibel zu machen und in einigen Fällen die Beständigkeit gegenüber hohen Temperaturen und mechanischen Belastungen deutlich zu erhöhen.

Frölich fasst zusammen: “Was wir bei Horizon tun, ist, die Auflösung, die Toleranzen und andere attraktive Merkmale der Polymer-Mikro-AM für Anwendungen zu erschließen, für die sie aufgrund der Materialeigenschaften des Polymers sonst nicht geeignet ist. Die Kombination der einzigartigen Geometrien, die mit Mikro-AM hergestellt werden können, der engen Toleranzen, die mit dem Verfahren erreicht werden können, und der Möglichkeiten zur Gewichtseinsparung, die sich durch den Einsatz des Verfahrens in Verbindung mit unseren proprietären Post-Build-Prozessen ergeben, führt zu einer Teilefunktionalität, die mit Polymer allein nicht erreicht werden kann.”

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