Motivation
Die aktuelle Entwicklung in der produktionstechnischen Forschung beschäftigt sich vermehrt mit multifunktionalen Bauteilen. Eine Möglichkeit für das Fertigen eines solchen Bauteils ist die Integration von Elektronik in umformtechnisch hergestellte Bauteile. Ein dafür geeigneter Prozess ist das Drucken der Elektronik auf Bleche vor der Umformung mittels Siebdruckverfahren. Dieses Verfahren ist aufgrund seiner Schnelligkeit und des geringen Materialbedarfs sehr wirtschaftlich. Zusätzlich können durch das Drucken vor dem Umformprozess elektronische Komponenten an Stellen eingebracht werden, die beim fertigen Bauteil nur noch schwer zugänglich sind, wie zum Beispiel die Innenseite eines Rohres. Die gedruckten Sensoren können beispielsweise in Form von Dehnungsmessstreifen aufgebracht werden (Abbildung [1]).
Lösungsweg
Zu Beginn des Projekts wird der Siebdruckprozess ausgelegt und dessen Reproduzierbarkeit bestimmt, zusätzlich werden geeignete Farben anhand ihrer Dehnbarkeit und Haft- und Kratzfestigkeit identifiziert. Anschließend werden die gedruckten Dehnungsmessstreifen für kleine Dehnungen mit Hilfe eines Zugversuches und dem daraus resultierenden k-Faktor (Zusammenhang zwischen relativer Widerstandsänderung und Dehnung) charakterisiert. Darauf folgt die Bestimmung der Temperaturabhängigkeit der elektrischen Leitfähigkeit im Bereich zwischen 20 und 80 °C. Die Abhängigkeit des k-Faktors von den oben bereits genannten Parametern Temperatur, Oberflächenbeschaffenheit des Bleches, Oberflächenvorbehandlung, Umformgrad, Umformgeschwindigkeit, Spannungszustand (ein- oder mehrachsig) wird durch geeignete Versuche untersucht, beispielsweise durch das Durchführen eines Streckziehversuchs zur Bestimmung des Verhaltens des Dehnungsmesstreifen bei einem mehrachsige Spannungszustand. Die entwickelten Gesetzmäßigkeiten werden abschließend anhand eines walzprofilierten Demonstratorbauteils überprüft.
Danksagung
Das Forschungsprojekt wird gefördert durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG).
