Funktionalisierung technischer Oberflächen mittels prozessüberwachter aerosolbasierter Drucktechnologie Translated title: Functionalization of technical surfaces by means of process-monitored aerosol-based printing technology

Abstract

Das übergeordnete Forschungsziel der vorliegenden Dissertationsschrift liegt in einer umfangreichen Untersuchung des Funktionalisierungsprozesses von aerosolbasierten Drucktechnologien und kann in zwei zentrale Themenkomplexe untergliedert werden. Der erste Forschungsschwerpunkt behandelt die Evaluierung der Druckqualität applizierter Strukturen auf technischen Oberflächen. Hierfür wurde eine Methodik erarbeitet, die die aktuellen Verfahren erweitert und dadurch nicht nur Wechselwirkungen zwischen Qualitätsparametern berücksichtigt, sondern vor allem auch die Substratqualität als Einflussfaktor in die Analysen mit aufnimmt. Im zweiten Forschungsschwerpunkt wurde ein Laser‐Transmissions‐Messsystem für eine Echtzeit‐Charakterisierung des Aerosolstrahls entwickelt. Dies ermöglicht für aerosolbasierte Drucktechnologien eine in situ Prozessüberwachung des Massenstroms. Das verwendete Aerosol‐Jet‐Drucksystem ist den funktionalen Drucktechnologien zuzuordnen und wurde für die Applikation von Leiterbahnen eingesetzt. Mit der Zielstellung zur partiellen Substitution des Kabelbaums in der Luftfahrt soll dabei die Signal‐ und Leistungsvernetzung im Bereich der Flugzeugkabine durch eine Funktionalisierung der Verkleidungselemente realisiert werden. Hierzu wurde untersucht, inwieweit der Druck von Leiterbahnen auf Sandwichbauteilen in Leichtbauweise möglich ist.

Translated abstract

The primary objective of the presented thesis is an extensive investigation of aerosol‐based printing technologies and can be divided into two main topics. Within the first research topic, the printing quality of applied structures on technical surfaces is evaluated. For this purpose, a methodology for analyzing the printing quality was developed which not only considers interdependencies between quality parameters but also includes the substrate quality as an influencing factor. The focus of the second research topic is on the development of a laser transmission measuring system for characterizing the aerosol beam in real‐time. This novel approach enables an in situ process monitoring of the mass flow for aerosol‐based printing technologies. The utilized aerosol‐jet printing system can be assigned to the functional printing technologies and was used for the application of electroconductive paths. With the aim of partially substituting the cable harness in aerospace applications the presented concept examines if cabin interior components can be functionalized by directly printing conductive tracks on lightweight sandwich structures.