Formnext 2025'te Fraunhofer IWU, WEAM aracının (Tel Kapsülleme Eklemeli Üretim) en son neslini tanıtacak. Bu teknoloji tamamen yeni olanaklar sunuyor: Parçalar, çeşitli entegre elektriksel fonksiyonlarla üretilebiliyor - ve bu, macun, mürekkep ve toz bazlı baskı yöntemlerine göre sensör ve yük taşıma görevleri için belirgin şekilde daha iyi bir performansla gerçekleşiyor. Anahtar, homojen alaşımı ve sabit iletken kesiti sayesinde mükemmel elektriksel özellikler garanti eden standart teller ve ipliklerin kullanılmasında yatıyor.
Belirleyici avantaj, alaşım ve iletken çapı ile iletken yol düzeninin seçimi yoluyla elektriksel özelliklerin hassas kontrolünde ve aracın sonsuz döngüsünde yatmaktadır. Bu sayede, güç ve veri hatları, yakınlık, yük, doluluk seviyeleri, sıcaklık için entegre sensörler veya elektromanyetik uyumluluk (EMV) açısından korumalar gibi işlevler mevcut bileşenlere doğrudan uygulanabilir veya sonraki süreçlerle görünmez bir şekilde entegre edilebilir. Formnext'te Fraunhofer IWU, CR3D üreticisinin tesisine entegre edilmiş seri üretime uygun bir WEAM yazıcı başlığını tanıtmaktadır. Lukas Boxberger liderliğindeki ekip, dört örnekle WEAM'in endüstriyel faydasını göstermektedir.
Örnek Radom ısıtması, otomobillerde RADAR sensörlerini korumak için: Maksimum tasarım özgürlüğü, mükemmel işlev, düşük malzeme kullanımı.
Radom, RADAR ve Kubbe (Dome) kelimelerinin birleşimi olarak, bir anteni çevreleyen ve dış etkenlerden koruyan, aynı zamanda radyo dalgalarına geçirgen kalan hava koşullarına dayanıklı yapısal bir koruyucu örtüyü ifade eder. Radar ve sensör sistemlerinin aşırı hava koşullarında güvenilir bir şekilde çalışabilmesi için buzsuz kalması gerekir. Şu ana kadar kullanılan çözümler, yalnızca ılımlı şekil değiştirmelere dayanabilen ısıtma filmleri veya ultrasonik olarak yerleştirilmiş teller kullanmaktadır ve bu da her tasarımı mümkün kılmamaktadır. Fraunhofer IWU, otomotiv tedarikçisi Nissha için WEAM yöntemiyle bir gösterim parçası olarak, ısıtma elemanlarını doğrudan bir folyo üzerine uyguladı; bu folyo daha sonra şekillendirildi ve parçaya entegre edildi.
WEAM yönteminin avantajı, telin enjekte edildikten sonra tam olarak yerinde kalmasıdır - işlev kaybı veya ayrılma belirtileri (delaminasyon) meydana gelmez. Malzeme tüketimi oldukça ekonomiktir, yine de çok yüksek bir ısıtma performansı sağlanabilir.
Entegre ısıtma telleri, radomlarda enerji verimli bir buz çözme sağlarken, örneğin batarya elektrikli araçlarda daha yüksek menzil katkısı sağlayabilir. Araçlarda bu tür ısıtma telleri, kol dayama yerleri, yan elemanlar veya ön koltukların arka kısımlarında vücuda yakın ısı kaynakları olarak entegre edilebilir - bu, iç mekan ısıtmasına kıyasla enerji ihtiyacını önemli ölçüde azaltır. Otomotiv sektörünün yanı sıra, askeri araçlar ve insansız hava araçları da kar, buz ve aşırı sıcaklıklarda güvenilir sensör teknolojisinden faydalanabilir. Uçaklarda, bir buzlanma koruma, bakım gereksinimlerini azaltmaya yardımcı olabilir ve güvenliği artırabilir. Birçok endüstriyel uygulamada, otonom sistemler için sensör kapakları, olumsuz koşullar altında güvenilir işlevsellik garantisi sağlar.
Örnek yüksek esnek, uzatılabilir ve 3D şekillendirilebilir levhalar
WEAM ile 0,1 mm kalınlığındaki termoplastik poliüretan folyo (TPU) üzerine karmaşık devre düzenleri uygulamak mümkündür. Devre yolları, elektriksel gereksinime bağlı olarak tamamen veya kısmen plastik kaplamalı olabilir (örneğin, dielektrik dayanıklılığı). Temas noktaları için kaplama kaldırılabilir. Hatlar kesişebilir ve elektriksel olarak izole kalır. TPU, plastiklerin şekil alma ve kimyasal dayanıklılık gibi özelliklerini, kauçuğun (esneklik, elastikiyet) özellikleriyle birleştirir; bu şekilde üretilen devre kartları, geleneksel flex veya streç devre kartlarının mürekkep, macun veya toz bazlı devre yollarıyla başarısız olduğu çok yüksek dereceli üç boyutlu deformasyona dayanabilir.
Ayrıca, WEAM, sensörler, aktüatörler ve veri/güç hatlarını folyo seviyesinde entegre etmek için farklı alaşımları ve düzenleri bir alanda birleştirme seçeneği sunmaktadır. Polimer kaplama, elektriksel gereksinimlere bağlı olarak özelleştirilebilir. Mükemmel bir temas için, yüksek izolasyonu nedeniyle kaplama kullanılmayabilir. Burada da geçerli olan: Tasarım özgürlüğü neredeyse sınırsızdır. "TPU sıcak eriyik yapıştırıcı folyo" kullanıldığında, basılı devre kartı veya bir kablo demeti, çeşitli malzemelere (tekstil, keçe, halı, ahşap, metal...) doğrudan "baskı yapılabilir". Sayısız uygulama alanı düşünülmektedir:
- Giyilebilir Teknolojiler: İkinci bir cilt gibi sorunsuz bir şekilde entegre edilebilen elektronik - daha fazla konfor, daha az kırılma noktası ve yeni tasarım seçenekleri için.
- İç mekan/İnşaat: Şekil esnek yüzey ısıtma sistemleri, elektrik hatları, bileşen entegre sensör/aktüatör ile mümkün olduğunca göze çarpmayan yerleştirme ile Shy-Tech uygulamaları.
- Otomotiv: Entegre elektronik veya intramodül hatları ile iç mekan bileşenleri; kablo demetlerine olan talep azalabilir, tasarım özgürlüğü aynı zamanda azaltılmış ağırlık ile artabilir. Ayrıca, ek modüler çözümler de düşünülebilir.
- Savunma: Yük ve deformasyon tespiti için sensör filmleri, kilit açma mekanizmaları için aktörlerin entegrasyonu, iç modül bağlantıları, daha iyi korunan devre kartları ve karmaşık şekilli radar antenleri kullanılabilir.
PFAS içermeyen yüksek sıcaklık fleksibl kablo
WEAM, termoplastik esnek iletkenler veya 260 °C'ye (kısa süreli 300 °C) kadar ısıya dayanıklı devre kartları üretimini mümkün kılar. Şu ana kadar bu, metalik iletkenleri sabitlemek için flor içeren malzemelerle kaplanmış poliimid (PI) malzemesi ile mümkündü. WEAM ile bu kaplama ortadan kalkar, çünkü iletken, folyo alt tabakası ile aynı malzeme ile sabitlenir.
"Artgleichverbindung"dan kaynaklanan avantajlar arasında mükemmel mekanik stabilite (iletken yüksek bükme yüklemeleri altında bile sağlam kalır), elektrik izolasyonu için düşük malzeme tüketimi ve son olarak tür saflığı sayesinde yüksek geri dönüşüm kapasitesi bulunmaktadır. WEAM, bu nedenle yüksek sıcaklık uygulamaları için sürdürülebilir bir çözüm olarak kabul edilebilir.
Otomotiv ve havacılık alanlarında, yüksek sıcaklık dayanıklılığı ve düşük ağırlığın gerektiği motor bölgesinde veya motor yakınında bu tür çözümlerin kullanımı önerilmektedir. Savunma alanında, elektronik aşırı ortamlarda dayanıklı ve uzun ömürlü olacak şekilde tasarlanabilir. Makine mühendisliği ve robotik, yüksek yük alanları için dayanıklı, çevre dostu kablolar kadar, ince yüzey ısıtma sistemlerinden de fayda sağlayabilir.
Örnek İHA: Entegre elektriksel fonksiyonlara sahip parça gövdesi
Bir entegre elektrik fonksiyonlarına sahip bir drone kasası örneğinde, Fraunhofer IWU, WEAM ile kasanın bir devre kartına veya devre kartının bir kasaya dönüşebileceğini gösteriyor. Sensörler, aktüatörler, elektromanyetik koruma veya indüktif şarj bobinleri gibi fonksiyonlar, optimize edilmiş enerji transferi açısından doğrudan entegre edilebilir: Bu çözümde elektromanyetik korumalar artık sabit ağ genişliklerine bağlı değildir ve dolayısıyla karmaşık şekillerde bile sürekli bir koruma etkisi gösterir.
Fonksiyonel parça muhafazaları, çeşitli uygulamalarda net bir değer yaratır. Güç aletleri ve dış mekan elektroniğinde muhafazalar, aşırı yüklemelere dayanmalı, su sızdırmazlığı sağlamalı veya darbelere karşı dayanıklı olmalıdır. Entegre sensörler, kullanıcı tanıma veya yük belirleme için kullanılabilir. Savunma alanında, maliyet etkin, dayanıklı otomasyon çözümleri ve yerel, talebe dayalı üretim düşünülebilir. Tüketici ürünleri, özellikle kompakt bir şekilde tasarlanabilir ve sınırlı alanda ek işlevler sunabilir, maliyet etkin bir şekilde üretilebilir ve daha uzun bir ömre sahip olabilir.
İletişim:
