3D-gedruckte Elektronik und Energy Harvesting
Profil und Zielsetzung
3D-gedruckte Elektronik
3D-Druck findet immer weitere Verbreitung, zumeist in Form von kostengünstigen Druckern für Kunststofffilamente. Die Nutzung von Funktionsmaterialien, die bspw. über elektrische Leitfähigkeit verfügen, stellt eine der nächsten Stufen des 3D-Drucks dar. Damit wird es möglich elektronische Funktionalitäten in 3D-gedruckte Werkstücke direkt zu integrieren. Mittels Druck leitfähiger Materialien können zudem auch mehrschichtige Leiterkarten auf schnellem Wege hergestellt, sowie gedruckte Sensorik realisiert werden. Hierfür stehen im Labor verschiedene Drucker und Druckverfahren für die Forschung zur Verfügung.
Energy Harvesting
Die mit Industrie 4.0 fortschreitende Vernetzung und Überwachung von Maschinen und Prozessen geht mit einer steigenden Anzahl an Sensoren einher. Bis 2020 soll es weltweit ca. 26 Milliarden funkende Kleinstgeräte geben. Die drahtgebundene Energieversorgung ist je nach Einsatzort der Sensorknoten nicht möglich. Batterien stellen hierbei personell (Austausch) und umwelttechnisch (Entsorgung) eine Herausforderung dar. Energy Harvesting bietet die Möglichkeit, die energieautarke Versorgung (mittels ambienter Energie) drahtloser Sensorknoten zu gewährleisten. Dies kann bspw. durch die Nutzung von Prozessabwärme, Vibrationen von Maschinen, mechanischen Schaltvorgängen oder Indoor-Solarzellen geschehen, worauf sich das Labor in einem der beiden Schwerpunkte konzentriert.
Arbeitsfelder
- Additive Verfahren zur Herstellung von Sensorik in Greifsystemen
- Additive Verfahren zu Herstellung von Energy-Harvestern
- Predictive Maintenance
- Additive gefertigte Elektronik
- Additiv gefertigte Kunststoffkomponenten
Laborausstattung
Drucker
Prusa i3 MK3 - 3D Druck Kunststoff
Prusa i3 MK3S - 3D Druck Kunststoff
Prusa i3 MK3S MMU - 3D-Druck Kunststoff
Voltera V-One - PCB Platinendruck
Botfactory SV2 - Multilayer (4Schicht) PCB Platinendruck
Messgeräte
Keithley 2450 SourceMeter - Netzgerät und Multimeter
PeakTech 2005 - Multimeter sowie Induktivitätsmessung
Sourcetronic Precision LCR Meter ST2829C - Messbrücke
Teledyne Lecroy waveStation 2012 - waveform Generator
Teledyne Lecroy waveAce 1001 - Oscilloscope
Weitere Anlagen
Emag EMMI 20 HC - Ultraschallreiniger 150W 2l
Ersa i-Con Vario 4 - Lötstation
Ersa EASY ARM 1 - Saugarm
Liebherr LKUexv 1610 MediLine - Laborkühlgerät
Memmert UF55plus - Wärme – und Trocknungsgerät
RIGOL DP832 - Programmable DC Power Supply
Toolcraft DigiMicro Lab5.0 - Mikroskop
Laufende Promotionen
Additiv hergestellte Energy Harvester
Doktorand: Philipp Gawron
3D-gedruckte Sensorik in Mensch Roboter-Kollaborations-Greifsystemen
Doktorand: Nikolai Hangst
Einsatz des Labors bei Forschungsprojekten
Forschungsgroßgerät: Deutsche Forschungsgemeinschaft DGF; Fünf-Achs-Maschine zum 3D-Druck von Bauteilen aus Kunststoff in Kombination mit elektrisch leitfähigen Materialien und erforderlicher
ZIM-Kooperationsprojekt: Sensorikbasierte Zustandserfassung, Überwachung und Regelung technisch anspruchsvoller Spritzgussverfahren und hochfachiger Werkzeuge auf der Ebene der Kavität (Laufzeit von 11/2019 bis 06/2022)
ZIM-Kooperationsprojekt: Intelligenter Spritzguss – Entwicklung eines miniaturisierten Systems für Identifikation, Prozessdatenspeicherung und Überwachung von Spritzgusswerkzeugen (Laufzeit von 10/2016 bis 07/2019)
ZIM-Kooperationsprojekt: Entwicklung einer Wireless-Technologie für sicherheitskritische Anwendungen – flexible Optimierbarkeit von Leistungsprofil und Energieeffizienz durch variable Sterntopologie und Echoknoten (Laufzeit von 12/2017 bis 05/2020)
ZIM-Kooperationsprojekt: Entwicklung des mechanischen Robotikgreifkonzepts sowie des Fingergreifsystems, der Fingerglieder, -oberflächen und der Andocktechnik, inkl. Endbindung der 3D-Multimaterialdrucktechnik (Laufzeit von 12/2017 bis 05/2020)
ZIM-Kooperationsprojekt: Entwicklung eines kollaborativen Robotiksystems für die Geschwindigkeits- und Abstandsüberwachung an Industrierobotern (Laufzeit 02/2018 bis 08/2020 )
Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF): Intelligentes Elektroniksystem zur Prozesskontrolle in peripheren Maschinenkomponenten – Energieautarke Stromversorgung / Energy Harvesting (IntelliKOMP Energy)
(Laufzeit 03/2018 bis 08/2020 )