Dreidimensionaler Multilayer-Strahlungsemitter

Einleitung / Abstract

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.

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

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.