Teilprojekt 6 – Simulation und Optimierung des Aerosol-Jet Druck-Prozesses

Teilprojekt 6 – Simulation und Optimierung des Aerosol-Jet Druck-Prozesses

Es ist das Ziel von TP6 mit Hilfe eines umfassenden Simulationsmodells das Wechselspiel zwischen den Tinteneigenschaften, der Aerosolströmung, der Trocknung eines Tropfens in Wechselwirkung mit dem Substrat sowie des anschließenden Sinterprozesses zu verstehen und optimale Material- und Prozessbedingungen zur Entwicklung funktionaler HF-Strukturen zu identifizieren.
In der ersten Förderperiode beschränken wir uns auf mit Nanoteilchen beladenen Tinten zur Herstellung der elektrischen Leitfähigkeit, sowie Prozesse in der Nähe und auf dem Substrat.
Hierzu soll verstanden werden

• wie die rheologischen Eigenschaften der Tinten durch die Wahl der zu druckenden Nanoteilchen bestimmt werden und wie diese Eigenschaften den AJP-Prozess beeinflussen.
Insbesondere soll verstanden werden, welchen Einfluss die Tinteneigenschaften auf die Tropfeneigenschaften und ihren Transport haben.
• wie die Wahl der Tintenbestandteile und des Trocknungsprozesses selbst die Schichtbildung beeinflussen. Hierzu soll verstanden werden, welchen Einfluss die Teilchen- oder
Substratwechselwirkungen, sowie die Teilchenform auf das Perkolationsverhalten haben.
• wie die Oberflächenrauigkeit, das Oberflächenprofil, sowie die Porosität der gedruckten und gesinterten Struktur eingestellt werden können. Dazu ist es notwendig zu erforschen,
wie sich Benetzungseigenschaften, Oberflächenspannungen, sich während der Trocknung ändernde effektive Tintenviskositäten oder steigende Teilchenvolumenkonzentrationen auswirken.
• welchen Einfluss das Sintern auf die Schichtmorphologie hat und insbesondere wie der Sintergrad die Qualität der Schichten, Perkolationseigenschaften und Defektbildung beeinflusst.
• welchen Einfluss die Schichtmorphologie auf die HF-Funktionalität hat. Mit Hilfe von Simulationen der HF-Eigenschaften aus TP1 für in TP6 generierte Schichten sollen simulierte Schichtmorphologien systematisch verbessert werden, um prozessmotivierte Designregeln für einen optimierten Druckprozess zu entwickeln.

Abbildung: Arbeitspakete und Vernetzung innerhalb der Forschungsgruppe