Multi

Der Multimaterialdrucker nutzt unterschiedliche Laserwellenlängen und erzeugt thermische und chemische Reaktionen, die in der Lage sind, gängige Materialien auf Kohlenstoffbasis (Polyimid und Graphenoxid) in eine neue Art von hochporösem Graphen umzuwandeln. Die resultierende mit diesem neuen Graphen gedruckte Struktur ist nicht nur leicht und leitend, sondern kann auch auf flexible Substrate wie Kunststoffe, Glas, Gold und Stoffe gedruckt oder beschichtet werden, wodurch flexible Geräte entstehen.

Elektronische Geräte und Komponenten bestehen traditionell aus starren Materialien wie Metallen, Silizium und Keramik, aber es besteht ein zunehmendes Interesse an der Entwicklung flexibler tragbarer Elektronik, die gebogen, gedreht und leicht an verschiedene Oberflächen angepasst werden kann.

Co-Leiter des Projekts, außerordentlicher Professor Murukeshan Vadakke Matham von der NTU School of Mechanical and Aerospace Engineering (MAE) und SC3DP, dem nationalen Kompetenzzentrum für 3D-Druck an der NTU, sagte: „Unser Projekt zielt darauf ab, einen Weg zum 3D zu finden.“ Drucken Sie neue Materialien wie organische Polymere und kohlenstoffbasierte Materialien wie Graphen, deren Eigenschaften es ermöglichen, sie auf flexible Substrate wie Kunststoffe oder Stoffe zu drucken oder zu beschichten, wodurch flexible und dehnbare Schaltkreise entstehen.“

Assoc Prof. Murukeshan, der auch leitender Forscher am National Additive Manufacturing Innovation Cluster (NAMIC) in Singapur ist, fügte hinzu: „3D-gedruckte flexible Elektronik ebnet den Weg für komfortablere und mobilere tragbare Geräte, da sie leichter und kleiner sein können.“ Wir können jetzt einzigartige Strukturen schaffen, die mit herkömmlicher starrer Elektronik bisher nicht möglich waren.“

3D-gedruckter Sensor für intelligenten intravenösen FlüssigkeitsbeutelDer neu entwickelte 3D-Drucker hat bereits das Interesse verschiedener Unternehmen geweckt, darunter auch des amerikanischen multinationalen Herstellers JABIL-MTI Penang.

JABIL-MTI Penang zielt darauf ab, 3D-gedruckte Elektronik auf Graphenbasis in ein intelligentes Infusionssystem zu integrieren. Ein Machbarkeitsnachweis wurde anhand eines Prototyps eines kostengünstigen intravenösen (IV) Flüssigkeitsbeutels mit einem eingebetteten gedruckten Sensor mit künstlicher Intelligenz demonstriert. Das Gerät überwacht den Status der Infusion, regelt Parameter wie Druckfluss und Temperatur und überträgt die Informationen in Echtzeit an ein Smartphone. Dies ermöglicht dem medizinischen Personal eine effiziente Fernüberwachung, Steuerung und Erkennung von Störungen.

Das Forschungsteam testete mit finanzieller Unterstützung von NAMIC auch die Möglichkeit, 3D-gedruckte Komponenten in die Herstellung leistungsstarker Elektronik wie Drucksensoren und Heizungen zu integrieren.

Herr Lim Lai Ming, Projektmanager, Jabil-MTI Penang, sagte: „Wir schätzen das kreative Denken und den innovativen Ansatz der NTU- und Panasonic-Teams sehr und freuen uns über die Möglichkeiten für zukünftige Zusammenarbeit.“ Wir freuen uns darauf, weitere Möglichkeiten der Zusammenarbeit zu erkunden und die außergewöhnliche Innovationskompetenz beider Teams zu nutzen.“

Co-Leiter des Projekts, Dr. Low Mun Ji, General Manager von Panasonic, sagte: „Unsere Technologie ermöglicht die Herstellung hochporöser und leitfähiger Materialien auf Graphenbasis für den Einsatz in verschiedenen Anwendungen.“ Im Vergleich zu herkömmlichen Methoden zur Herstellung von Graphen ist unsere Methode schneller, kostengünstiger und hochgradig kompatibel mit einer Vielzahl von Materialien.“

Das NTU-Panasonic-Team ist davon überzeugt, dass der neu entwickelte 3D-Drucker ein Maß an Flexibilität und Funktionalität bietet, das von anderen ähnlichen Produkten auf dem Markt nicht erreicht wird. Die Projektmitglieder sagten, die Innovation habe das Potenzial, den Bereich des 3D-Drucks zu revolutionieren und neue Möglichkeiten für neues Produktdesign und Innovation zu eröffnen.

Das Projekt zwischen NTU und Panasonic zur Entwicklung des neuen Multimaterialdruckers wurde 2016 mit Unterstützung des Singapore Economic Development Board (EDB) im Rahmen des Industrial Post-graduate Program (IPP) gestartet. Im Laufe der Jahre hat das Projektteam zwei Patente angemeldet, auf 11 internationalen Konferenzen vorgestellt und 11 Artikel veröffentlicht. Darüber hinaus wurden drei Panasonic-Wissenschaftler und -Ingenieure unterstützt, die an der NTU promoviert haben.

Professor Paulo Bartolo, Geschäftsführer von SC3DP, sagte: „Am Singapore Centre for 3D Printing (SC3DP) untersuchen wir den Einsatz der additiven Fertigung für viele Anwendungen und Industriebereiche, einschließlich Elektronik und tragbare Geräte. Panasonic ist ein strategischer Partner und ich bin sehr zufrieden mit den hervorragenden Ergebnissen, die durch dieses Projekt erzielt wurden. Dies war dank der harten Arbeit des Forscherteams von SC3DP und Panasonic möglich. Das Projekt ist ein gutes Beispiel für die technischen und wissenschaftlichen Fähigkeiten unseres Zentrums und dafür, wie wir die Branche unterstützen und Mehrwert schaffen können.“

Als nächste Schritte hat Panasonic in seinem Forschungszentrum in Singapur eine neue Anlage für laserbasierte Fertigungssysteme eingerichtet, um weitere Versuche von Konzepten mit Komponenten zu ermöglichen, die mit dem Multimaterialdrucker im Rahmen der „Autonomous Factory“ – einer Panasonic – hergestellt werden Konzept für intelligente Fabriken der Zukunft. Die neue Einrichtung soll von Dr. Low und den Forschern Dr. Nicholas Tham und Dr. Joel Lim geleitet werden, die auch am gemeinsamen NTU-Panasonic-Projekt beteiligt waren.

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