Industrielle Mikrofabrikation als langwieriger Prozess

Die industrielle Mikrofabrikation ist heute oft ein sehr langwieriger Prozess, der eine Vielzahl von Schritten umfasst, um das Endprodukt herzustellen (insbesondere das Wegätzen von unnötigem Material). Um dies zu umgehen, kann die so genannte Inkjet-Fertigung eingesetzt werden. Dabei handelt es sich um ein Verfahren der additiven Fertigung, bei dem Druckdüsen zum Einsatz kommen, die mit Hilfe eines elektronischen Steuerungssystems Tinte auf ein Substrat spritzen, um es herzustellen. Dies reduziert den oben genannten Prozess im Wesentlichen auf zwei Schritte: Drucken und Aushärten im Ofen.

Bei der herkömmlichen Tintenstrahlerzeugung wird eine elektrische Ladung (statische Elektrizität) verwendet, um Tintentröpfchen aus den Druckdüsen zu drücken. Beim Piezodruck wird diese Ladung verwendet, um die Form von Materialien im Druckkopf (piezoelektrische Materialien) zu verändern, die wiederum den Tropfen aus der Düse drücken. Das Ergebnis ist ein zweifaches: Die Tröpfchen können nur so klein sein wie die Düse, was die Auflösung begrenzt. Nur Materialien mit relativ niedriger Viskosität (dünne Materialien, die leicht fliessen wie Wasser, und nicht etwa Honig) können ausgestossen werden. Dies wirkt sich zum einen negativ auf die Auflösung aus, da das Tröpfchen langsamer trocknet und 5-10x flacher auf dem Substrat aufliegt. Es bedeutet auch, dass bestimmte Materialien nicht gedruckt werden können, die für die Herstellung interessant sind.

Was macht Scrona so interessant? 

Scrona bietet einen elektrostatischen Injektionsdruckkopf an, der die Flüssigkeit von ausserhalb der Düse ansaugt. Dazu wird eine Ladung auf den Tintentropfen aufgebracht, der dann mit Hilfe von Ablenkplatten, die mit einer anderen Polarität aufgeladen sind, nach vorne getrieben wird.

Dies hat zur Folge, dass die gesamte Energie auf die Spitze der Düse, auch Meniskusspitze genannt, konzentriert werden kann, die wesentlich kleiner ist als die Düse selbst. Dadurch wird die Grösse der Tröpfchen erheblich reduziert, was die Auflösung um das 10-fache erhöht.
Ausserdem erhöht sich die Viskosität der Materialien, die gedruckt werden können, was sich ebenfalls positiv positiv auf die Auflösung auswirkt und die Art der herstellbaren Produkte aufgrund der grösseren Materialflexibilität erhöht.