DREIDIMENSIONALER MULTILAYER-STRAHLUNGSEMITTER
Ref-Nr: TA-17112
Kurzfassung
Die Erfindung ermöglicht die Herstellung eines elektrischen Bauteils mit unebenen Oberflächen. Dadurch kann beispielsweise eine Laserantenne auf einer 3D-Oberfläche produziert werden, wobei jede einzelne LED gezielt Licht beliebiger Wellenlänge aussenden kann. Eine hochintegrierte Lichtfeldsteuerung wird erreicht. Der gesamte Herstellungsprozess ist produktionstechnisch der Massenfertigung vor dem Hintergrund einer Industrie 4.0 zugänglich, wodurch die Kosten erheblich gesenkt werden.
Hintergrund
Die Grundidee der car2car Kommunikation ist der Austausch von Informationen und Daten zwischen Kraftfahrzeugen, um den Fahrern frühzeitig kritische und gefährliche Situationen zu melden. Die betreffenden Fahrzeuge sollen Daten wie Ansprechen des ABS, Lenkwinkel, Position, Richtung und Geschwindigkeit sammeln, auswerten und über Funk (WLAN, DSRC, LTE, 5G) an die anderen Verkehrsteilnehmer weitergeben. Dabei soll die „Sichtweite“ des Fahrers mit elektronischen Mitteln verlängert werden. Das System kann beispielsweise im Umkreis von 300 Metern Notbremsungen, Eis und melden, beim Spurwechsel und Einfädeln helfen, vor Einsatzfahrzeugen mit Blaulicht warnen und Unfälle und Baustellen anzeigen. Aber auch ein vorausschauendes Fahren zum Zwecke einer energieeffizienten Optimierung des Verkehrsflusses ist durch diese Kommunikationstechnologie realisierbar. Ein Lichtemittersystem, das nicht durch Interferenzen beeinträchtigbar ist, sowie gleichzeitig eine „Umgebungsabdeckung“ einer Funkantenne realisieren kann, wird benötigt.
Bilder & Videos
Lösung
Es wurde ein Verfahren zur Herstellung drei-dimensionaler, gekrümmter LED Arrays auf Freiformflächen zur Lichtfeldoptimierung entwickelt. Dies konnte durch die Verwendung einer generativen Drucktechnologie auf Bauteilen aus einem 3D-Drucker realisiert werden, insbesondere unter Einsatz einer alternierenden Lackierung mit anschließender sequentieller Laserbearbeitung. Um ein solches Array zu generieren, wird die Oberfläche eines 3D-gedruckten Substrats ganzflächig mit einem epoxidbasierten Isolationslack beschichtet (Tauchen oder Sprühen), wodurch die raue Oberfläche nivelliert wird. Daraufhin erfolgt die Lackierung mit kupferhaltigem Lack, welcher im darauffolgenden Schritt zur Generierung von Leiterbahnen per Laser gesintert wird. Zur Isolierung der erzeugten Leiterbahnen wird eine Isolation aufgebracht, die zum Zwecke der Durchkontaktierung per Laser geöffnet wird. Anschließend erfolgen eine erneute Lackierung sowie Sinterung per Laser. Der Kupferlack wird nur durch eine Sinterung zu einer leitenden Kupferschicht. Auf der 3D Oberfläche können die beliebig ausrichtbaren LED Einheiten positioniert werden.
Vorteile
- Ein elektrisches Bauteil mit einer unebenen Oberfläche kann grundsätzlich beliebig geformt werden, insbesondere nach den spezifischen Anforderungen des Einsatzfalls
- Die vollständig additive Prozesskette (Grundkörper und mehrlagiger Schichtaufbau mit Durchkontaktierungen) hat produktionstechnisch den Vorteil, den gesamten Herstellungsprozess CIM basiert (rechnergestützte Produktion) durchzuführen.
- Ein entsprechendes Dioden Array ist dadurch sowohl zeitlich (Pulssteuerung im MHz-Bereich), räumlich (beliebige Anordnung der LED) und spektral (beliebige Wahl der jeweiligen Wellenlänge) einstellbar. Jede einzelne LED kann dabei gezielt Licht aussenden inklusive Laserlicht beliebiger Wellenlänge.
- Durch die beschriebene Technologie kann eine Laserantenne auf einer 3D Oberfläche produziert werden, die interferenzlos Daten übertragen kann.
- Es wird eine hochintegrierte Lichtfeldsteuerung erreicht.
Anwendungsbereiche
Die erfindungsgemäße Technologie kann in der car2car-Kommunikation verwendet werden. Es können beispielsweise Strahlungsemitter mit beliebiger Oberfläche realisiert werden. Weitere Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung liegen im Bereich der Smart Devices.
Service
Lizenz zur gewerblichen Nutzung / Kooperation möglich
Anbieter

EZN Erfinderzentrum Norddeutschland GmbH
Luise aus der Fünten
0511 850 308 0
ausderfuenten@ezn.de
www.ezn.de
Adresse
Theaterstraße 2
30159 Hannover
Entwicklungsstand
Demonstrationsexemplar
Patentsituation
- DE 10 2021 107 711 A1 anhängig
Stichworte
3D-Oberfläche, additives Fertigungsverfahren, car2car-Kommunikation, elektrisches Bauteil, Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation, Freiformfläche, generative Drucktechnologie, Lasersinterung, Leiterbahnlagen, Multilayer MID, unebene OberflächeAngebot Anbieter-Website