Schnelleinstieg: Bergbau und Offshore

Aufdruckbare Sensoren für Stahlkomponenten

Die keramische Dickschichttechnik wird typischerweise zum Aufbau funktioneller Schichten z. B. für keramische Schaltungsträger oder Sensoren verwendet. Die Technologie verarbeitet
Pasten und basiert auf dem typischen Prozessablauf Siebdruck – Trocknung – Einbrand. Die Abscheidung der benötigten Funktionspasten ist bisher allerdings technologie- und anlagenbedingt auf kleinere Substratkörper beschränkt.

Den Fraunhofer-Instituten IKTS, ILT und IZM ist es nun erstmals gelungen, Sensorschichten direkt auf große 3D-Stahlbauteile aufzubringen. Dafür werden moderne 3D-Druckverfahren, wie Dispensen oder Aerosol-Jet-Druck, und statt der üblichen Ofenprozesse schnelle Laserprozesse genutzt, um die benötigten Funktionsschichten zu versintern. Damit lassen sich Isolations-, Leiterbahn-, Widerstands- und piezokeramische Schichten auf massiven Stahlbauteilen (1.4016, 1.3035) abscheiden und so Dehnungs-, Temperatur- und Körperschallsensoren realisieren. Im Mittelpunkt dabei stehen Pastensysteme, die hinsichtlich ihrer Absorptionseigenschaften und ihrer Schwindung sowie weiterer Schichteigenschaften aufeinander abgestimmt werden. Aufgrund der deutlich verkürzten Wechselwirkungszeiten bei der Laserbearbeitung zeigen besonders piezokeramische Pasten im Schichtaufbau mit Stahl sowie Isolations- und Elektrodenschichten deutlich verbesserte Materialeigenschaften gegenüber ofengesinterten Aufbauten.