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Entwicklung und Optimierung eines Stereolithographie 3D-Drucksystems für die Herstellung komplexer IC-Gehäuse

Lehrstuhl: IMS - Intelligente Mikrosysteme

Betreuer: M. Sc. Jakob Zimmermann, Dipl.-Ing. Achim Wiggershaus, Dr.-Ing. Klaus Kallis,

Beginn ab: 01.04.2015

Maximale Anzahl der Teilnehmer: 6

Beschreibung: Schenkt man enthusiastischen Publikationen in der jüngsten Vergangenheit glauben, werden in naher Zukunft 3D-Druckverfahren die dritte industrielle Revolution einläuten. Auch wenn diese These vielleicht etwas hoch gegriffen erscheint, so stellen die neuen Drucktechnologien ein faszinierendes Spielfeld für eine Vielzahl zukünftiger Anwendungen dar.
Im Rahmen der angebotenen Projektgruppe soll daher ein in vorangegangenen Arbeiten entwickeltes Stereolithographie 3D-Drucksystem weiter ausgebaut und hinsichtlich seiner Eignung für eine 3D-MID (Moulded Integrated Device) Integration von Halbleiterschaltkreisen untersucht werden.
Bei dem zu optimierenden 3D-Drucker wird flüssiger Kunstharz durch Licht in Schichten ausgehärtet und das Modell langsam aus dem Kunstharzbad herausgezogen. Das gedruckte Bauteil erhält nach einem weiteren Aushärteschritt seine endgültige mechanische Stabilität.
Im Rahmen der Projektarbeit soll der für makroskopische Modelle bereits betriebsfähige 3D-Drucker erweitert werden, so dass dieser präzise Gehäuse für mikroelektronische Bauelemente und Sensoren reproduzierbar herstellen kann. Unter anderem ist hierzu die Stempelvorrichtung, die während des gesamten Replikationsprozesses das Gehäuse trägt, zu optimieren. Ferner ist das bestehende Reservoir, in dem sich das zu verarbeitende Kunstharz befindet, zu erweitern, damit ein zügiger Austausch des Harzes ermöglicht wird. Ein Lösungsansatz hierzu stellt beispielsweise eine neu konstruierte Wanne aus Quarzglas dar. Weitere Schritte sind die Integration einer Shutter-Vorrichtung für die Lichtquelle sowie eine Soft- und Hardwareoptimierung des gesamten Systems. Die Entwicklung einer geeigneten Teststruktur zur Bestimmung der verschiedenen Paramater, wie bspw. kleinste / größte Auflösung, Stabilität des Kunstharzes, usw. rundet das Projekt ab.

Aufgabenbereiche:
- Literaturrecherche zwecks Einarbeitung in das Funktionsprinzip des DLP-Stereolithographie-Verfahrens
- Optimierung bzw. Neubau des Harz-Reservoirs
- Konstruktion und Integration einer Shutter-Vorrichtung in das Gesamtsystem
- Optimierung der vorhandenen Stempelkonstruktion
- Soft- und Hardwareanpassung und Optimierung
- Technische Dokumentation