Im Rahmen des Vortrags beim Trendausblick am 4. November 2025 von Prof. Christian Dreyer vom Fraunhofer IAP wurden unterschiedliche Möglichkeiten zur Integration elektrischer Funktionalitäten mittels 3D-Inkjet-Druck vorgestellt. Neben dem bauteilspezifischen Druck elektrischer Leiterbahnen auf verschiedenen zwei- und dreidimensionalen Substraten und Bauteilen mithilfe von Silberleittinte, gefolgt von thermischem Sintern, lassen sich mit diesem Verfahren auch weitere Funktionalitäten realisieren.
Durch den Einsatz von Tinten auf Carbonbasis können höhere Widerstandswerte erzielt werden, die in Kombination mit der hochleitfähigen Silbertinte die Herstellung von Widerstandsheizungen ohne zusätzliche elektronische Bauteile ermöglichen. Mit vergleichsweise geringem Aufwand an Zusatzelektronik können zudem (groß-)flächige kapazitive Sensoren sowie Dehnungsmessstreifen maskenlos direkt auf unterschiedlichen Produkten realisiert werden. Insbesondere bei Letzteren ist eine hohe Reproduzierbarkeit des Widerstandswertes der gedruckten Struktur erforderlich.
Für die Prozessierung leitfähiger Strukturen auf thermolabilen Substraten bietet sich das Sintern mittels Mikrowelle an, da hierbei nur die Metallpartikel und deren unmittelbare Umgebung erhitzt werden. Aktuelle Forschungen befassen sich mit der Reduzierung von sogenannten Hotspots, die während des Mikrowellensintervorgangs auftreten können.
Kombinierte Anwendungen dieser Technologien sind insbesondere im Bereich von Kabelsätzen für die Mobilität denkbar. Dabei nehmen die Vorteile der neuen Technologie gegenüber klassischen Leitungen (hinsichtlich Preis und Funktionalität) ab, je länger die Leiterbahn wird und je weniger Zusatzfunktionen wie Sensorik integriert sind.
Als Experimentierfeld für verschiedene Applikationszweige dient unter anderem das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung im Rahmen der Initiative „Agrarsysteme der Zukunft“ geförderte Projekt food4future II, in dem mehrere der beschriebenen Anwendungen in Kultivierungssystemen für das Vertical (Urban) Farming untersucht werden – sowohl als Stand-alone-Lösungen als auch in Paternostersystemen.
Weitere Informationen finden Sie unter: Polymermaterialien und Composite PYCO: Leichtbaulösungen - Fraunhofer IAP
