DELO und Xaar ermöglichen ultrahochviskoses Inkjet-Drucken optischer Materialien

19.11.2019

UV-härtende Polymere finden zunehmend Verwendung in optischen Elementen für die Unterhaltungselektronik und den Automobilbereich (Bild: DELO)
Optisches Material von DELO, gedruckt mit Xaars Hochviskositäts-TF-Technologie bei 43 °C (ca. 65 mPa·s) und mit 6 kHz im Standard-Druckbetrieb in drei Zyklen in sieben Tropfengrößen von 12 pl bis 84 pl (Bild: Xaar)
64 pl-Tropfen des optischen Materials von DELO (bei 43 °C, ca. 65 mPa·s) im High-Laydown-Modus aus allen Düsen gleichzeitig mit 30 kHz gejettet (Bild: Xaar)

Die ultrahochviskose Inkjet-Technologie von Xaar ermöglicht das Dosieren optischer Materialien von DELO mit Viskositäten von 250 mPa·s bei Raumtemperatur. Das bietet Vorteile für viele Branchen, insbesondere für optische Anwendungen in der Unterhaltungselektronik und im Automobilbereich.

Die meisten Tintenstrahl-Druckköpfe können Materialien mit Viskositäten von 10 - 25 mPa·s jetten. Dank der speziellen TF-Technologie von Xaar lassen sich nun optische Materialien per Inkjet drucken, die deutlich höhere Viskositäten aufweisen. So wird das DELO-Material mit einer Viskosität von 250 mPa·s bei Raumtemperatur auf 43 °C erwärmt, wodurch die Viskosität auf 63,5 mPa·s sinkt und es mit den Druckköpfen von Xaar effektiv gedruckt werden kann.

Die Fähigkeit, Flüssigkeiten mit Viskositäten von mehr als 25 mPa·s zu drucken, bietet den Herstellern optischer Elemente in der Unterhaltungselektronik und im Automobilbereich mehr Flexibilität. Sie verfügen damit über eine Alternative und Ergänzung zur überwiegend verwendeten Imprint-Lithographie, etwa für die Herstellung wie Mikrolinsen.

Zudem kann die Inkjet-Technologie auch den Spin-Coating-Prozess ersetzen, was den Materialverbrauch um bis zu 80 Prozent reduziert. Hersteller können nun die Inkjet-Technologie von Xaar nutzen, um dünne (Schutz-)Schichten herzustellen, Verzerrungen zu korrigieren oder lichtblockierende Strukturen zu drucken. Die Inkjet-Fähigkeit erweist sich auch beim 3D-Druck als wertvoll und ermöglicht das Herstellen einzelner (Mikro-)Linsen und ganzer Mikrolinsen-Arrays.

DELO hat eng mit Xaar zusammengearbeitet, um diese Anwendung mit Xaars neuem 5-Schritte-Prozess zu evaluieren und zu entwickeln. Das neue Verfahren nutzt das technische Know-how und die Einrichtungen wie spezielle Laborflächen von Xaar. Es hilft bei der ersten Materialbewertung und bietet Hilfestellung von der Musterproduktion bis zur Anwendungsentwicklung, wodurch Kunden die Technologie sicher bewerten können. Kontinuierlicher Support von Xaar, technische Beratung und Anwendungsverbesserungen sind ebenfalls Teil des Prozesses.

Optische Materialien auf Basis von UV-härtenden Polymeren anstelle von Glas oder spritzgegossener Kunststoffe haben sich in den letzten Jahren immer mehr durchgesetzt. Sie werden als Linsen für Anwendungen wie Blitzlichter, Time-of-Flight-Sensoren oder diffraktive optische Elemente (DOEs) für strukturierte Lichtemitter und Miniaturkameras eingesetzt.

DELO bietet schnellhärtende UV-Materialien mit hervorragenden optischen Eigenschaften wie angepassten Brechungsindizes, hoher Transmission und Vergilbungsresistenz. Sie sind alle lösungsmittelfrei, bieten angepasste mechanische Funktionen und Stabilität sowie gute Dosierbarkeit und Haftung auf verschiedenen Substraten.

„Die Ultra High Viscosity-Fähigkeit von Xaar ermöglicht uns, optische Materialien mit digital kontrollierter Präzision zu inkjetten“, sagt Karl Bitzer, Leiter des Produktmanagements bei DELO. „Die ersten Ergebnisse sind sehr beeindruckend. Sie zeigen eine erhöhte Funktionalität des Materials in der Anwendung als auch Materialeinsparungen und Effizienzsteigerungen.”

Das präzise Dosieren winziger Tröpfchen mit wenigen Pikolitern Volumen macht den Inkjet-Druck ideal für dünne Strukturen oder schützende Beschichtungen zur optischen Korrektur.

Die rezirkulierende TF-Technologie von Xaar sorgt für eine hervorragende Leistung und hohe Zuverlässigkeit, ohne dass die Düse durch die ständige Bewegung des Materials durch große Partikel blockiert wird. Darüber hinaus bietet es Herstellern optischer Elemente erweiterte Funktionsmöglichkeiten – wie Flexibilität, geringen Verlauf sowie einen erweiterten Farbbereich.

„Viele Druckköpfe sind jetzt mit einer Rezirkulation ausgestattet. Die einzigartige TF-Technologie von Xaar zeichnet sich jedoch dadurch aus, dass die Rezirkulation direkt hinter den Düsen mit einer sehr hohen Durchflussrate erfolgt und somit das Auftragen hochviskoser Materialien ermöglicht wird“, erklärt Mike Seal, Business Development Manager bei Xaar. „Zusammen mit unserem Sortiment an bewährten Druckköpfen können wir Highend-Materiallieferanten wie DELO eine neue Lösung für ihre spezifischen Fertigungsanwendungen anbieten.“

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