Horizon stellte bei der Formnext neue micro AM-Technologie vor
Während der 3D-Druck-Fachmesse Formnext 2022 hat Horizon Microtechnologies eine Vorlagen basierende 3D-Mikrofabrikationstechnologie vorgestellt. Mit dieser Technologie werden leitfähige Teile mit einer Präzision im Mikrometerbereich gefertigt.
Andreas Frölich, CEO von Horizon, demonstrierte den Teilnehmern gemeinsam mit dem Innovator der Mikro-AM-Technologie, Boston Micro Fabrication, die Post-Build-Prozesse des Unternehmens, die die Vielseitigkeit der Mikro-AM-Technologie erstmals für Anwendungen wie Elektroden und elektrische Kontaktstifte, ESD-sichere Teile, 3D-Mikrofluidik sowie MEMS- und Optik-Packaging einsetzen.
Frölich erklärt: “Die schablonenbasierte 3D-Mikrofabrikation ist ein Mechanismus, mit dem die Nützlichkeit der mit Polymer-Mikro-AM hergestellten 3D-Mikrostrukturen (die Schablone) für bisher unversorgte Bereiche der Industrie genutzt werden kann, indem der Mikrostruktur Material und Funktionalität hinzugefügt wird, typischerweise durch einen Beschichtungsprozess. Dies ist ein echter Wendepunkt für die Industrie. Die Schlüsseltechnologie für unsere Prozesse ist die Mikro-AM, und heute gibt es eine Reihe von kommerziell nutzbaren Mikro-AM-Plattformen auf Polymerbasis, mit denen genaue Toleranzen schnell, kostengünstig und vor allem reproduzierbar erreicht werden können. Diese Plattformen sind jedoch fast ausschließlich auf die Herstellung von Teilen aus Harz oder Kunststoff beschränkt. Horizon Microtechnologies überbrückt die Lücke zwischen Mikro-AM und Teilen mit erweiterter Funktionalität durch den Einsatz von proprietären Post-Build-Prozessen. Dies bedeutet, dass Unternehmen, die die Flexibilität, Innovation und Agilität benötigen, die durch AM für Teile mit leitfähigen, keramischen, hitzebeständigen oder anderen, mit Polymeren nicht kompatiblen Funktionalitäten ermöglicht wird, nun eine kommerziell tragfähige Lösung zur Verfügung haben.”
Horizon hat sich auf die Herstellung von leitfähigen und umweltbeständigen Teilen im Mikrobereich spezialisiert. Um Leitfähigkeit zu erzeugen, wird das auf einer Polymer-AM-Plattform hergestellte Teil entweder vollständig oder selektiv mit einer leitfähigen Schicht beschichtet. Horizon kann auch schwierige Bereiche wie lange schmale Kanäle und Hinterschneidungen homogen beschichten. Zu den offensichtlichen Anwendungsbereichen gehören Elektroden, elektrische Sensorköpfe und ESD-sichere Komponenten.
Mikrogefertigte 3D-Schablonen können auch mit Metalloxiden beschichtet werden, um Teile mit aggressiven chemischen Umgebungen kompatibel zu machen und in einigen Fällen die Beständigkeit gegenüber hohen Temperaturen und mechanischen Belastungen deutlich zu erhöhen. Dies ermöglicht beispielsweise die Herstellung von Düsen und 3D-Mikrofluidik für aggressive Lösungsmittel und bestimmte Säuren mit der vollen Designfreiheit der additiven Fertigung. In einigen Fällen ist es auch möglich, Objekte aus Keramik oder Glas zu fertigen.
Frölich weiter: “Wenn man sich nur einen der wichtigsten Anwendungsbereiche anschaut, für die unsere Technologien geeignet sind (Elektroden und elektrische Kontaktstifte), kann man sehen, welche Möglichkeiten die Lösungen von Horizon eröffnen. Durch den Einsatz unserer hauseigenen Technologien können wir eine Elektrodengeometrie nahezu beliebig gestalten und dabei die Herstellbarkeit beibehalten. Im Vergleich zu Fertigungsverfahren, die nicht auf Mikro-AM basieren, ermöglicht dies eine breitere Palette von Optionen für Anforderungen wie die dreidimensionale Platzierung der aktiven Elektrodenbereiche, die Steifigkeit (oder deren Fehlen) der Elektroden und die elektrischen Eigenschaften der Elektrode aufgrund der besseren Kontrolle über die Induktivität und Kapazität. Darüber hinaus können wir Elektroden mit verschiedenen leitfähigen Materialien herstellen, um der Biokompatibilität oder Bioinertheit Rechnung zu tragen. Dieselben Vorteile gelten auch für die Konstruktion und Herstellung von elektrischen Kontaktstiften”.
Im Hinblick auf ESD-sichere Teile kann Horizon Teile mit einer kontrollierbaren leitfähigen Oberflächenbeschichtung herstellen und interne Kanäle mit mehreren Biegungen beschichten. Dies ermöglicht es dem Unternehmen, sehr kompakte und leistungsstarke Endeffektoren für Vakuum-Bestückungsgeräte herzustellen, die gleichzeitig leitfähig genug sind, um ESD-Entladungen zu verhindern. Die ESD-Sicherheit ermöglicht auch den Einsatz der von Horizon hergestellten Teile unter Bedingungen, die Funkenfreiheit und Explosionsschutz erfordern.
Im Bereich der Mikrofluidik eignet sich der additive Fertigungsansatz sehr gut für das Prototyping und die Kleinserienfertigung komplexer, mehrstufiger Mikrofluidik-Chips, einschließlich Chips mit integrierten Filtern und Schnittstellen zu externen Komponenten. Mit den Post-Print-Prozessen von Horizon können die Oberflächen, die mit der Flüssigkeit in Berührung kommen, beschichtet werden, um das Benetzungsverhalten zu verbessern, die Oberflächenenergie zu kontrollieren oder sogar elektrisch leitfähige Bereiche einzuführen.
Obwohl AM normalerweise nicht als Massenproduktionstechnologie angesehen wird, hat die Verkleinerung von Elektronik und Optik – und die damit einhergehende Schrumpfung des Gehäuses – es zu einer praktikablen Produktionsalternative für MEMS- und Optikgehäuse für kleine bis mittlere Losgrößen gemacht. Neben der Präzision, die micro-AM bietet, kann ein intelligenter Einsatz der Nachbearbeitungsprozesse von Horizon die Funktionalität des Gehäuses erhöhen, zum Beispiel durch die Reduzierung von Streulicht im Infrarotbereich oder durch integrierte elektrische Leiterbahnen.
Frölich fasst zusammen: “Dies sind aufregende Zeiten für uns alle bei Horizon, denn die jahrelange Forschung und Entwicklung gipfelt nun darin, dass wir unsere Technologien auf den Markt bringen. Ich denke, was uns als Unternehmen auszeichnet, ist unsere tiefgreifende Erfahrung mit Produktions- und Designtechniken im Ökosystem der 3D-Mikrofabrikation. Wir arbeiten lieferantenunabhängig mit Innovatoren der Polymer-Mikro-AM-Technologie zusammen und haben eigene technologische Lösungen für die Nachbearbeitung entwickelt, die eine integrale und wichtige Ergänzung der AM-Prozesskette darstellen, die Innovation fördern und die Herstellung von leitfähigen Teilen und Komponenten im Mikrobereich verändern. Wir freuen uns auf die Zusammenarbeit mit Unternehmen aus zahlreichen Industriezweigen, die von unseren Lösungen profitieren werden.”
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