Ein Forschungsteam der Rice University in den USA hat kürzlich in der Zeitschrift „Science Advances“ eine Arbeit veröffentlicht, die ein neues Verfahren für den 3D-Druck elektronischer Bauteile unter Verwendung fokussierter Mikrowellen vorstellt. Diese von Professor Yong Lin Kong, Assistenzprofessor für Maschinenbau, geleitete Technologie löst ein grundlegendes Problem im Bereich des elektronischen 3D-Drucks, das seit über einem Jahrzehnt besteht: die Unfähigkeit, Drucktinten zu erhitzen, ohne das darunterliegende Material zu beschädigen.
In Zusammenarbeit mit dem Mikrowellentechnik-Experten John Ho von der National University of Singapore entwickelte das Team eine Vorrichtung namens Meta-NFS (Metamaterial-Inspired Near-Field Electromagnetic Structure). Diese Vorrichtung kann Mikrowellenenergie auf einen Heizbereich konzentrieren, der dem Durchmesser eines menschlichen Haares entspricht, und ermöglicht so eine selektive Erwärmung durch fokussierte Mikrowellen während des 3D-Druckprozesses. Professor Kong erklärt: „Die Fähigkeit, das Druckmaterial selektiv zu erhitzen, ermöglicht es uns, die funktionellen Eigenschaften der Tinte räumlich zu programmieren, selbst wenn sie von temperatur empfindlichen Materialien umgeben ist.“
Durch Anpassung der Mikrowellenparameter können die Forscher den Erwärmungsgrad präzise steuern und so die Mikrostruktur der gedruckten Partikel modulieren. Dies ermöglicht die Herstellung von Schaltkreisen mit mechanischen und elektronischen Eigenschaften, die sich um mehrere Größenordnungen unterscheiden, in einem einzigen Druckvorgang ohne Materialwechsel. Die fokussierte Mikrowellenmethode eignet sich für verschiedene funktionelle Materialien wie Metalle, Keramiken und duroplastische Polymere und kann auch dann angewendet werden, wenn das Zielmaterial vollständig verkapselt ist.
Als Machbarkeitsnachweis druckte das Team drahtlose Dehnungssensoren direkt auf ultrahochmolekulares Polyethylen (ein häufig in Gelenkersatz verwendetes Biopolymer), einen Rinder-Oberschenkelknochen und ein lebendes Blatt. Professor Kong sagte: „Die Meta-NFS-3D-Drucktechnologie ermöglicht es uns, neuartige hybride elektronische Geräte zu entwickeln, die mit früheren Herstellungsmethoden weder hergestellt noch auch nur vorgestellt werden konnten.“
Veröffentlichungsdetails: Autoren: Jian Teng et al., Titel: „Three-dimensional printing of electronic devices based on nanomaterials and metamaterial-inspired near-field electromagnetic structures“, veröffentlicht in: „Science Advances“ (2026). Zeitschrifteninfo: „Science Advances“
