Gemeinsam mit LPKF Laser & Electronics AG hat Festo hat gemeinsam lasergesinterte Bauteile im 3D-MID-Verfahren mit sichtbaren Leiterstrukturen versehen. Die elektrischen Schaltungen werden auf den künstlichen Ameisen angebracht. Die Bauteile übernehmen dadurch konstruktive und gleichzeitig elektrische Funktionen. 

BionicANTs – MID-Technologie in Ameisen-Miniaturroboter

Der größte industrielle Forschungsverbund im Bereich der 3D-MID-Technologie, Forschungsvereinigung Räumliche Elektronische Baugruppen 3-D MID e.V. hat die BionicANTs mit dem MID-Innovationspreis ausgezeichnet. (Foto: FAPS)

„Für Festo bietet die 3D-MID-Technologie große Potenziale für die Zukunft der Automatisierungstechnik und den Einsatz in künftigen Produktionssystemen. Mit den BionicANTs realisiert Festo erstmals Miniaturroboter auf Basis dieser Technologie“, erklärt Dr. Elias Knubben, Leiter Corporate Bionic Projects. Der bionische Technologieträger ist vom natürlichen Vorbild einer Ameise inspiriert. Er veranschaulicht, wie durch autonomes Entscheiden und kooperatives Verhalten effizient zusammengearbeitet werden kann. „Dank der 3D-MID-Technologie konnten wir auf der nur 13,5 cm langen Ameise alle mechanischen und elektronischen Funktionen auf geringstem Raum unterbringen und exakt aufeinander abstimmen –  Funktionsintegration in vollendeter Form“, sagt Dr. Knubben.

Einmalige Kombination: 3D-MIDTechnologie auf lasergesinterten Formteilen

Mit Hilfe der MID-Technologie lassen sich auf der Oberfläche von spritzgegossenen Bauteilen sichtbare, dreidimensionale Leiterbahnen anbringen. Damit können auf einzigartige Weise mechanische und elektronische Funktionen auf einem einzigen Formteil integriert werden. Die Produkte lassen sich dadurch räumlich viel freier gestalten und werden deutlich kleiner und leichter – ein wichtiger Schritt hin zur weiteren Miniaturisierung. Gleichzeitig kommen MID-Komponenten häufig ganz ohne Kabel aus, was ihre Montage sehr vereinfacht.

Spritzgegossene Formteile mit strukturiertem Leiterbild

Die künstlichen Ameisen zeigen wie selbstorganisierende Einzelkomponenten miteinander kommunizieren und als vernetztes Gesamtsystem eine komplexe Aufgabe lösen. (Fotos: Festo AG & Co. KG)

Im Gegensatz zu klassischen, vorwiegend zweidimensionalen Leiterplatten, wird bei der MID-Technologie ein dreidimensionales Formteil als Schaltungsträger benutzt – zum Beispiel das Gehäuse. Es gibt verschiedene Fertigungsverfahren für die Herstellung von MIDs. Bei der häufig verwendeten Laser-Direktstrukturierung (LDS) wird dem Spritzguss-Kunststoff ein spezielles Additiv zugesetzt. Aus diesem Material wird zunächst das benötigte Bauteil gegossen.

Anschließend werden die Bereiche, auf denen Leiterbahnen vorgesehen sind, mit einem Laserstrahl belichtet. Dabei wird das zugesetzte Additiv aktiviert und wird in der nachfolgenden Metallisierung in ein Kupferbad getaucht, wodurch sich die Leiterbahnen konturenscharf ausbilden. Nacheinander lassen sich so  verschiedene Schichten, zum Beispiel Nickel und Gold, Silber oder Lötzinn auftragen. Auf die so entstandenen leitenden Bereiche können elektrische Schaltungen aufgelötet werden. kf