Meilenstein für die Technische Fakultät

Die Technische Fakultät der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg hat mit der erfolgreichen Beschaffung des 3D-AME-Druckers DragonFly IV der Firma Nano Dimension einen bedeutenden Fortschritt in Forschung und Lehre erzielt. Mit diesem hochmodernen Gerät kann die Professur für Mikroelektronik ihre Expertise im Bereich der additiven Fertigung elektronischer Bauteile (engl. „Additively Manufacturing Electronics“ – AME) weiter vorantreiben. Das hochmoderne Fertigungsverfahren des 3D-Drucks ermöglicht es, komplexe elektronische Schaltungen schneller und effizienter zu entwickeln und zu testen, um mikroelektronische ICs (Integrated Circuits) in kleinste Baugruppen zu integrieren – ein entscheidender Vorteil für die Entwicklung fortschrittlicher Technologien in den Bereichen Digitalisierung, Künstliche Intelligenz und Industrie 4.0.

Der neue 3D-AME-Drucker erlaubt die Entwicklung von maßgeschneiderten, hochintegrierten Schaltungen, die sich an spezifische Anforderungen dieser Zukunftsbereiche anpassen lassen. Ermöglicht wurde die Anschaffung des DragonFly IV durch die Förderung der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) zur Beschaffung von Forschungsgroßgeräten (DFG 91b GG) und die Kofinanzierung der Europäischen Union sowie des Landes Baden-Württemberg (VwV EFRE FEIH 2021-2027). Mit diesem neuen Gerät wird die Professur für Mikroelektronik in die Lage versetzt, ihre selbstentwickelten und gefertigten anwendungsbezogenen integrierten Schaltungen (engl. „application specific integrated circuits“, ASIC) mittels hochmoderner Fertigungsverfahren zu komplexen Systemen auszuformen.

Die besondere Stärke des DragonFly IV liegt in der Möglichkeit, Dielektrika (Isolationsmaterialien) und Metalle gleichzeitig zu drucken. Dabei wird mittels einer speziellen Inkjet-Technologie gearbeitet, die UV-Licht nutzt, um Materialien zu härten, während winzige Silber-Nanopartikel durch Infrarotstrahlen gesintert werden. Auf diese Weise können hochpräzise elektrische Schaltungen in dreidimensionalen Strukturen realisiert werden, die deutlich komplexer und kompakter sind als herkömmliche, flache Leiterplatten-Designs. Somit sind statt der typischerweise planaren Kombination elektrischer Bauteile bei gängiger Printed-Circuit-Boards-(PCB)-Montage auch gestapelte, orthogonale oder sogar sphärische Anordnungen von Einzelkomponenten möglich, wodurch deutlich kleinere Bauformen erreicht werden.

Ein herausragender Vorteil dieses Druckers ist die Fähigkeit, den Druckprozess zu unterbrechen, um elektronische Bauteile ohne zusätzliches Gehäuse direkt in die Struktur zu integrieren. Dies spart Platz und verbessert gleichzeitig die Signalqualität, da auf die üblichen Bonddrähte mit ihren parasitären Eigenschaften verzichtet werden kann. Zudem können die Leitungen innerhalb des 3D-gedruckten Gehäuses optimal angeordnet werden – etwa durch Abschirmung, Verdrillung oder eine Feinabstimmung der Impedanz.

Darüber hinaus ermöglicht der DragonFly IV die Herstellung passiver elektrischer Komponenten und 3D-Antennen, so dass in einem einzigen Druckvorgang komplette mikroelektronische Systeme entstehen. Diese Technologie eröffnet der Technischen Fakultät neue Möglichkeiten, um hochkomplexe Mikrosysteme zu entwickeln, insbesondere in den Bereichen Sensorik und hochintegrierte Brain-Machine-Interfaces.

Auch in der Lehre wird der DragonFly IV einen entscheidenden Beitrag leisten, indem Studierende praktische Erfahrungen mit den physikalischen Eigenschaften von mikroelektronischen Schaltungen sammeln und deren Auswirkungen auf empfindliche Systeme analysieren können. Damit stärkt die Technische Fakultät ihre Rolle als führendes Zentrum für mikroelektronische Innovation und Ausbildung.

Über Nano Dimenion:

Nano Dimension's (Nasdaq: NNDM) Vision ist es, die bestehende Elektronik- und mechanische Fertigung in die Industrie 4.0-Umgebung zu transformieren, die umweltfreundlich und wirtschaftlich effizient ist und präzise additive Elektronik und Fertigung ermöglicht. Dies geschieht durch die Bereitstellung von Lösungen, die digitale Designs auf elektronische oder mechanische Geräte bringt – jederzeit und überall.

Die Strategie von Nano Dimension wird durch den Einsatz von Deep-Learning-basierter KI angetrieben, um die Fertigungskapazitäten durch selbstlernende und sich selbst verbessernde Systeme zu optimieren, sowie durch die Verwaltung eines verteilten Fertigungsnetzwerks über die Cloud.

Nano Dimension hat über 2.000 Kunden in verschiedenen Zielmärkten bedient, darunter Luft- und Raumfahrt, Verteidigung, fortgeschrittener Automobilbau, Hightech-Industrie, Spezialmedizinische Technologie, Forschung & Entwicklung und akademische Einrichtungen. Das Unternehmen entwirft und produziert additive Elektronik- und Fertigungs-3D-Druckmaschinen sowie Verbrauchsmaterialien. Additive Elektronik sind Fertigungsmaschinen, die die Gestaltung und Entwicklung von Hochleistungs-Elektronikgeräten (Hi-PED®s) ermöglichen. Additive Fertigung umfasst Fertigungslösungen für die Produktion von Metall-, Keramik- und Spezialkunststoff-basierten Anwendungen – von Millimetern bis zu mehreren Zentimetern Größe mit mikrometergenauer Präzision.

Durch die Integration seines Produktportfolios bietet Nano Dimension die Vorteile von schnellem Prototyping, High-Mix-Low-Volume-Produktion, IP-Sicherheit, minimalem ökologischen Fußabdruck und Design-for-Manufacturing-Fähigkeiten, die durch die grenzenlosen Möglichkeiten der additiven Fertigung freigesetzt werden. Weitere Informationen finden Sie unter www.nano-di.com.

Kontakt:

Prof. Dr. Matthias Kuhl
Professur für Mikroelektronik
Institut für Mikrosystemtechnik – IMTEK
E-Mail: Matthias.Kuhl@imtek.uni-freiburg.de

Kerstin Steiger-Merx
Referentin PR/Marketing
Technische Fakultät
Albert-Ludwigs-Universität Freiburg
Tel.: 0761/203-8056
E-Mail: steiger-merx@tf.uni-freiburg.de

08.10.2024