Prozesstechnologie: Ink Jet

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1 Prozesstechnologie: Ink Jet Anke Steinberger, AT&S Technologieforum AT & S Austria Technologie & Systemtechnik Aktiengesellschaft Fabriksgasse13 A-8700 Leoben Tel +43 (0) [email protected]

2 Technologiebeschreibung Mit Inkjet Technologie (engl. Tintenstrahl) bezeichnet man ein Druckverfahren, bei dem der Material in Form von flüssiger Tinte oder verflüssigtem Wachs in kleinsten Tropfen durch Düsen berührungslos auf die zu bedruckende Oberfläche aufgebracht wird. Diese Technologie wird in zwei Verfahren unterschieden: In Continous Ink Jet und Drop on Demand Ink Jet, welche sich jeweils noch weiter untergliedern. Continous Ink Jet: Durch den Druckkopf läuft ständig Tinte und aus dieser Vielzahl von Tropfen werden jene abgelenkt, die für das Bild benötigt werden. Der unbenötigte Rest wird aufgefangen und wieder in den Druckkopf geleitet. Drop on Demand Ink Jet: Bei der Drop on Demand Technologie wird für jeden zu druckenden Punkt ein Tintentropfen unter Druck auf die zu kennzeichnende Oberfläche geschleudert, d.h. es werden nur Tintentropfen produziert, wenn sie tatsächlich benötigt werden. Quelle: Bilder: 1

3 Technologiebeschreibung Die 3 Hauptkomponenten: Tinte: es gibt leitende und nicht leitende Tinten weiters werden Tinten nach deren chemischer Basis eingeteilt: wässrige Tinten (Farbstoff- und Pigmenttinten) Lösungsmitteltinten (für industrielle Anwendung) UV Tinten, Reaktivtinten (für Spezialanwendungen) Tinte Druckkopf: binärer Druckkopf: Vollton Tropfen/ kein Tropfen festgelegte Tropfengröße Graustufendruckkopf: Tonwertstufen Tropfenabstufungen variable Tropfengröße Druckkopf Oberfläche Druck - Prozess ein Druckkopf besteht aus mehreren Düsen: z.b. Druckkopf SE128, 128 Düsen/ je 30 Pikoliter Oberfläche: es kann beinahe jede erdenkliche Oberfläche bedruckt werden (ist nur von der Art der Tinte abhängig) 2

4 Anwendungsbeispiele Printmedien jeder Art (Fotos, Plakate, Zeitschriften, Bücher, Karten, ) Etiketten und Verpackungen Kennzeichnung/ Rückverfolgbarkeit/ Adressierung in verschiedensten Industriezweigen gedruckte Elektronik Bilder: h10088.www1.hp.com, AT&S intern 3

5 Vorteile/ Nachteile Vorteile: effizienter Prozess eine Maschine, mehrere Anwendungen berührungsloser Prozess kein direkter Kontakt von Druckkopf und Substratoberfläche; verhindert Kratzer, Verschmierungen, Rückstände additiver Prozess es werden nur Materialien aufgetragen, die auch benötigt werden grüner Prozess keine zusätzliche Nasschemie/ Fotofilme erforderlich, Energieeffizienter, geringere Umweltbelastung digitaler Prozess direkt aus dem Design druckbar (keine negativ/positiventwicktelten Filme notwendig, flexiblere Ausnutzung, hohe Druckqualität) Nachteile: hohe Kosten von Druckköpfen und Spezialtinten Tinte und Substratoberfläche müssen zusammenpassende Eigenschaften haben (Oberflächenenergie) für Leiterplatten/ gedruckte Elektronik noch sehr wenige Drucker verfügbar/ sehr neue Technologie Leitfähigkeit von leitenden Tinten ist nicht so hoch wie bei Reinstoffen Dünnschichtapplikation (Durchsatz wird zur Zeit noch gemindert, wenn man sehr dicke Schichten braucht) 4

6 Ink Jet Gedruckte Elektronik der Zukunft? gedruckte Taschenlampe (Batterie + OLED) Solarzellen hergestellt im Inkjet - Verfahren Quelle: Bilder: 5

7 Inkjet Technologieentwicklung am Beispiel OLED Eine organische Leuchtdiode (englisch organic light emitting diode, OLED) ist ein leuchtendes Dünnschichtbauelement aus organischen halbleitenden Materialien. Vorteile: gleichmäßig hell leuchtend großflächig verwendbar niedriger Energieverbrauch sehr dünn hohe Reaktionszeit durch Ink Jet Technologie sehr kostengünstig Durch den notwendigen Dünnschichtaufbau eines OLEDs ist Ink Jet zur Zeit die dafür wichtigste und vorherrschende Herstellungstechnologie. Nachteile: geringere Lebensdauer Schutz vor äußeren Einwirkungen notwendig Leuchtintensität nimmt je nach Farbe unterschiedlich schnell ab große Leuchtstärke beschleunigt Intensitätsverlust OLED auf biegsamer Kunststofffolie 2013: flexibles, unkaputtbares OLED OLED Tapeten > Fernsehen der Zukunft Display von LG Quelle: Bilder: 6

8 Kontakt: Anke Steinberger Interconnect Density Team Alexander Kasper Printed Solutions Team Gernot Schulz Printed Solutions Team

9 weiterführende Links zum Thema Inkjet: Portal für gedruckte Elektronik: Dachverband für organische Elektronik: Hersteller von industriellen Inkjet Maschinen und Zubehör: