An der TU Chemnitz werden beim 3D-Druck von Gehäusen für leistungselektronische Bauelemente keramische und metallische Pasten genutzt, um die Bauteilgeometrie zu erzeugen.
Jacob Müller
Forscherinnen und Forschern der Professur Elektrische Energiewandlungssysteme und Antriebe an der Technischen Universität Chemnitz ist erstmals der 3D-Druck von Gehäusen für leistungselektronische Bauelemente gelungen, die etwa zur Ansteuerung elektrischer Maschinen dienen. Dabei werden während des Druckvorgangs Silziumcarbid-Chips an einer dafür vorgesehenen Stelle der Gehäuse positioniert.
Wie schon bei ihrem gedruckten Motor aus Eisen, Kupfer und Keramik, den die Professur erstmals 2018 auf der Hannover Messe präsentierte, kommen auch beim 3D-Druck der Gehäuse keramische und metallische Pasten zum Einsatz. Diese werden nach dem Druckvorgang, zusammen mit dem eingedruckten Chip gesintert. Keramik dient dabei als Isolationsmaterial und Kupfer wird zur Kontaktierung der Gate-, Drain- und Source-Flächen der Feldeffekttransistoren verwendet. "Besonders anspruchsvoll war die Kontaktierung der Gate-Fläche, die im Normalfall weniger als einen Millimeter Kantenlänge aufweist“, so Prof. Dr. Thomas Basler, Leiter der Professur Leistungselektronik, dessen Team das Projekt mit ersten Funktionstests an Prototypen unterstützte.
Nach den an der TU Chemnitz gedruckten keramisch isolierten Spulen, die bereits 2017 auf der Hannover Messe vorgestellt wurden, und dem gedruckten Motor stehen nun auch Antriebskomponenten zur Verfügung, die Temperaturen über 300 °C aushalten. "Der Wunsch nach einer temperaturbeständigeren Leistungselektronik war naheliegend, denn die Gehäuse für leistungselektronische Bauelemente werden traditionell möglichst nahe am Motor installiert und sollten daher über eine ebenso große Temperaturbeständigkeit verfügen", so Prof. Dr. Ralf Werner, Inhaber der Professur Elektrische Energiewandlungssystem und Antriebe.