Innovative Fertigung

Fertigungsprozesse sind komplexe Vorgänge, die hohe Präzision und detaillierte Kenntnisse zu den eingesetzten Materialien voraussetzen. Finden Sie im Themenschwerpunkt «Innovative Fertigung» heraus, wie die Empa den 3D-Druck für sich nutzt, um zum Beispiel aus leitfähiger Tinte Sensoren oder aus carbonfaser-verstärktem Kunststoff Hochleistungsbauteile zu drucken. Selbst 3D-Druck aus Keramik ist möglich. Die Anwendungsmöglichkeiten sind beinahe grenzenlos und eröffnen völlig neue Möglichkeiten in der industriellen Fertigung.

IF 1a – 3D-Druck mit Metallen

Metall-3D-Drucker sind anders aufgebaut als die bekannten Kunststoffdrucker. Sie arbeiten mit einem Bett aus Metallpulver, in das ein Laserstrahl die Struktur des Bauteils hineinzeichnet. Schicht für Schicht verschmilzt das Pulver zu einem dreidimensionalen Metallobjekt. Wie das funktioniert, was daraus entsteht – und welche Rolle die Empa spielt, erleben Sie hier.

IF 1b – 3D-Druck mit weichen, nassen Materialien

Unser Bioplotter kann Strukturen aus nassen Materialien drucken, etwa Gele aus Polymeren (zum Beispiel Zellulose oder Stärke) oder andere Partikel-Dispersionen (Silizium oder Silber). So entstehen zum Beispiel Sensoren für die Medizin. Wir zeigen, wie man die flüssige «Tinte» vorbereitet, damit genau das Produkt entsteht, das der Forscher anstrebt.

IF 1c – Elektronik auf dünne Folien drucken

Im «Coating Competence Center» der Empa sehen Sie einen hochpräzisen Drucker, mit dem mehrlagige Schichten aufgebracht werden können. Mit Hilfe von leitfähiger Tinte können dann elektronische Schaltungen wie beispielsweise Sensoren oder RFID-Chips auf Verpackungsfolien gedruckt werden.

IF 1d – Plastikteile mit ungeahnten Fähigkeiten

Beim Aerosol-Jetting wird eine Tinte in kleinste Tröpfchen atomisiert, die dann in einem Gasstrom auf das zu bedruckende Bauteil geschossen werden. Der 5-Achs-Drucker an der Empa druckt so zum Beispiel Antennen auf die Innenseite von Handyschalen oder unsichtbare Schalter in ein Bauteil aus Plastik, das später im Auto verbaut wird.

IF 1e – Hauchdünne und nanostrukturierte Schichten für leistungsfähigere Produkte

Im «Coating Competence Center» sehen Sie eine Beschichtungsanlage, die Bauteile im Vakuum mit ultraharten und funktionalen Nano-Schichten überzieht. So können beispielsweise Bohrwerkzeuge veredelt oder medizinische Implantate mit neuen Funktionen hergestellt werden.

IF 2a – High-Tech-Keramik – "Power for the people"

Wir zeigen, wie präzise Mikromechanik für die Uhrenindustrie entsteht und welche Lösungen wir für die Energieversorgung und die Gesundheitsversorgung entwickeln.  Und sie erleben, wie poröse Filterstrukturen aus High-Tech-Keramik  im Bereich der Wasseraufbereitung eingesetzt werden und weshalb Lösungen für eine bakterien- und virenfreie Trinkwasseraufbereitung entwickelt werden.

IF 2b – 3D Druck von Hochleistungskeramik

Kunststoff-3D-Drucker sind allgemein bekannt und weit verbreitet. Wir zeigen, wie mit Hilfe dieser Drucker keramische Rohlinge erzeugt werden – sogenannte Grünkörper. Sie können später im Ofen zu keramischen Bauteilen verdichtet werden. Aber Achtung: Dabei schrumpft die Bauteilgrösse, das müssen die Forschenden natürlich vorher einberechnen.

IF 2c – Vom Keramikpulver zu völlig neuen Welten

Keramikpulver ist der Schlüssel zu bisher unbekannten Materialien. Dabei kommt es auf die Mixtur an, auf die Verarbeitung – und auf das Wissen darüber, was später im Brennofen mit dem Material geschehen wird. Wir zeigen, wie Keramik durchsichtig wird, wie mittels optischer 3-D-Fertigung und Lithographie kleinste Strukturen entstehen und wie man die dafür erforderlichen Wunder-Pulver herstellt.

IF 2d –Was können Materialien aus dem 3D-Drucker leisten?

Mit Hilfe von Experimenten und Computerberechnungen kommen Empa-Forschende den Fähigkeiten 3D-gedruckter Materialien auf die Spur. Wie lassen sich Hochleistungsbauteile optimieren? Wie vermeiden wir Schwachstellen und Fehler bei dieser völlig neuen Art der Produktion?

IF 2e – 3D-Druck mit carbonfaserverstärkten Kunststoffen

Die Kunst der Materialwahl trifft auf die Kunst der Verarbeitung. So entstehen im 3D-Drucker aus carbonfaser-verstärktem Kunststoff (CFK) Hochleistungsbauteile, die mit klassischen Fertigungsverfahren nicht herstellbar wären. Die Empa bereitet damit den Weg für die nächste industrielle Revolution.