Funktionaler Inkjet Druck (2D | 3D)

Vom Grafik- zum Funktionsdruck: Wie weit reicht das Einsatzspektrum des Inkjet-Drucks?

Digitale Drucktechnologien sind heute weit über klassische Office und Grafik-Anwendungen hinaus etabliert. Im industriellen Einsatz beschränken sich die Einsatzgebiete zumeist noch auf dekorative Anwendungen. Dabei bieten fortschrittliche Verfahren, insbesondere die Piezo-Inkjet-Technologie, ein deutlich breiteres Potenzial

Durch die berührungslose Applikation kleinster Materialtröpfchen in einem präzisen, digital steuerbaren und skalierbaren Prozess lassen sich unterschiedlichste Materialien gezielt und effizient aufbringen. Durch den Einsatz mehrerer Druckköpfe können auch Multimaterialstrukturen realisiert werden. Abhängig vom Prozessansatz lassen sich sowohl zweidimensionale als auch dreidimensionale, additive Strukturen realisieren – vom Auftrag einzelner Schichten bis hin zum vollwertigen 3D-Bauteil.

Das Anwendungsspektrum reicht von Beschichtungen bis zu additiven Fertigungsverfahren, darunter 3D-gedruckte Elektronik, Bioprinting und technische Bauteile.

Welche Anwendungsmöglichkeiten bietet der funktionelle Inkjet-Druck?

Piezo-Inkjet-Technologie ermöglicht die hochpräzise, schnelle und skalierbare Applikation von Tinten und Flüssigkeiten – weit über klassische Druckanwendungen hinaus. Sie ermöglicht die präzise, berührungslose Dosierung selbst hochviskoser Materialien und eröffnet damit ein breites Spektrum an Anwendungen: von Dekor- und Lackschichten über Klebstoff- und Isolationsmaterialien bis hin zu leitfähigen, einkapselnden und funktionalen Strukturen wie Leiterbahnen.

Der besondere Nutzen zeigt sich überall dort, wo ortsselektive, multimateriale Beschichtungen gefragt sind und Funktion, Optik und mechanische Eigenschaften in einem einzigen, digitalen Prozess kombiniert werden sollen.

Auf dieser Prozessgrundlage basieren zudem verschiedene additive Fertigungsverfahren, darunter: Binder Jetting, Photopolymer Jetting und High-Speed Sintering.

Was ist sind die Forschungsschwerpunkte?

Die Forschung am Fraunhofer IPA zielt darauf ab, den Einsatz des Piezo-Inkjet-Drucks für industrielle Anwendungen zu erweitern. Entwickelt werden Inkjet-basierte Prozesse (2D und 3D) und Systeme mit Schwerpunkt auf hochviskose, funktionale Materialien. Ziel ist eine praxisnahe, skalierbare und industrienahe Umsetzung.

Dazu gehören die Digitalisierung analoger Verfahren (z. B. Sieb- oder Tampondruck), die Steigerung der Produktivität gegenüber bestehenden Dosierverfahren wie Jet-Dispensing. Ebenso nutzen wir den Piezo-Inkjet Druck zur Weiterentwicklung der darauf basierenden additiven Verfahren.

Material- und Prozessentwicklung:

• Charakterisierung rheologischer Eigenschaften von Fluiden
• Auswahl und Integration geeigneter Druckköpfe gemäß anwendungsspezifischen Anforderungen (z. B. Viskosität, Tropfengröße, chemische Beständigkeit)
• Optimierung von Tropfenbildung, Substratbenetzung und Aushärtung
• Entwicklung robuster Druckstrategien für Mehrkomponenten- oder Reaktivsysteme
• Ableitung druckkopfspezifischer Anforderungen aus prozessrelevanten Parametern

Versuchsstände und Systemintegration:

• Modulare Plattformen für Drop-on-Demand-Druckköpfe (inkl. Heizung, Medienversorgung)
• Entwicklung von Prozessmodulen für Pilotanlagen: Steuerungstechnik, Sensorik und Schnittstellenentwicklung