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プリント電子膜のレーザー加工




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よし、完璧だ。ステージはあなたのものです。ありがとうございました。それでは皆さん、お待たせしました。私はドイツのフラウンホーファーIltのヨナス・マーティンです。これからプリンテッド・エレクトロニクスに関連するいくつかの仕事を紹介します。

まず最初のヒントとして、私たちは何をやっているのか?私たちは誰なのでしょうか?私はフィルム、フィルム加工、イルトの一種から来ました。まず1つ目は、洗浄、塗装、層や基材の前処理についてです。2つ目は、腐食、耐腐食性、アンチスティック層についてです。3つ目は、エネルギーとモビリティ、つまりバッテリー技術と水素技術についてです。

そして、今日詳しく説明する2つのトピックは、プリンテッドエレクトロニクスと組み込みセンサー、そしてマイクロエレクトロニクスで、これもプリンティング技術によるものです。プリンテッドエレクトロニクスとは何かということですが、私たちのアプローチは、レーザー照射源を用いて電子層のアディティブ生産を行うものです。これは、プリンテッドエレクトロニクスでおなじみの工程とあまり変わりません。まず、主にレーザー照射による表面前処理を行いますが、プラズマ処理など、より一般的な手法を用いる場合もあります。次に、主にレーザーで、また工業技術として主にインクジェット印刷、ジェット印刷、スクリーン印刷などで、レイヤーの位置決めを行います。つまり、レーザーの下地乾燥で、層から有機成分をすべて取り除きます。レーザーによる機能化とは、特に粒子層の焼結と溶融を意味します。

マルチマテリアルやマルチレイヤーが必要な場合は、もちろん、ループ内でこれを行うことができますし、私たちが生み出そうとしているメリットは、ご覧のように非常に大きいのです。

しかし、この文脈での主な利点は、3D部品にセンサーやレイヤーを資源効率よく、柔軟に、低コストで適用すること、そして基板の選択的な領域にのみ我々の技術を適用することから生まれると私は考えています。そこで、最初に紹介するのは、マイクロエレクトロニクスの分野での技術です。ここでは、シリコンウェハーにアクターやマイクロアクターをプリントし、それを使ってマイクロスピーカーや補聴器などを製造しています。そこで、インクジェットプリンターを使って、白金シリコンや2枚の白金コーティングされたシリコンウェハーに、ニッケル酸リチウムと今夜の鉛を何層も蒸着させます。そして、そのプリントヘッドをレーザー照射によって結晶化させるのです。このように、2つの成分の均質な多層膜を、レーザー照射によって短時間で硬化させることができます。

もうひとつは、航空宇宙分野での応用で、印刷とレーザー技術の組み合わせにより、繊維強化プラスチックに機能を組み込むというものです。特に、ここでは半製品への機能統合についてお話します。つまり、ある種の繊維に印刷を施し、それを真空注入などで加工して、変形センサーやLED、湿度センサーなどのさまざまな機能を最終部品に作り込むというものです。


次のアプリケーションは、3Dプリントとプリンテッドエレクトロニクスとの組み合わせについてです。ここでは、3Dプリントされた部品にひずみゲージを印刷することを試みています。これは、ディスペンサーによる絶縁層の位置決めによって行います。その後、それぞれの技術を使って部品にひずみゲージをプリントし、レーザー焼結で熱の観点から部品に触れることなくひずみゲージだけを焼結することができ、無線送信基板を搭載して、無線統合構造ヘルスモニタリングを部品に行うことができるようになりました。また、同じような構造で機能テストを行いましたが、無線伝送とひずみゲージによる信号発生がうまくいっており、信号の取得とひずみの測定ができることを確認しました。しかし、これは部品上だけでなく、部品の中に入っていくことも重要です。私たちがここで行ったのは、レーザーを使った溶融プロセス、金属3Dプリントプロセスです。ここでも、エアロゾル・オブジェクト・プリンティング技術を使って、印刷とレーザー焼結により、この部品にストリング・ゲージを組み込んでいます。そして、センサーの配線とカプセル化を行った後、3Dプリントプロセスを終了し、部品を作り直したところ、センサーを組み込んだミリングハットがついに完成しました!これを使えば、頭の中の機械特性をすべて測定しながら金属加工を行うことができます。それでは、これで私のプレゼンテーションを終了します。ご清聴ありがとうございました。もし何かご質問があれば、喜んでお答えします。そこにある連絡先データで私に連絡してください。ありがとうございました。 [This is automatically translated from English]

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