Wesentlicher Gegenstand der Dissertationsschrift ist die Erforschung eines neuartigen additiven
Fertigungsansatzes zur Herstellung elastischer mechatronischer Komponenten. Es wird die
Kombination von Variationen und Weiterentwicklungen des Aerosol-Jet-Druck Verfahrens zur
Produktion gestapelter Dielektrischer Elastomere beschrieben. Den Rahmen eines prototypischen
Anwendungsfalls zur Ableitung der notwendigen und wünschenswerten Eigenschaften solcher
flexiblen mechatronischen Systeme und damit letztlich der Anforderungen an ein
Fertigungsverfahren bilden nachgiebige und damit anpassungsfähige Robotersysteme. Deren
makroskopisch wirksame Kinematiken und Wirkflächen vereinen einen Merkmalskatalog hinsichtlich
ihrer grundlegenden Konzepte und ihrer Anforderungen an einen Fertigungsansatz der zukünftig
auch einen Übertrag der gewonnenen Erkenntnisse auf andere Anwendungsdomänen flexibler
mechatronischer Systeme erlaubt. Die dargestellten Methoden zur Herstellung von flexiblen
Elektroden Silikon-Dielektrika und integrierter Aktoren und Sensoren umfassen zum einen den
Multi-Aerosol-Druck von RTV2-Silikonen zur programmierbaren Fertigung von Silikonlagen mit
Schichtdicken im Bereich von 10 µm und deren Stapelung zu Volumenkörpern mit mehreren hundert
Lagen. Weiterhin werden neuartige Ansätze zum zeiteffizienten Aerosol-Jet-Druck von elastischen
Elektrodenstrukturen auf der Basis von reduziertem Graphenoxid vorgestellt. Der deren
Herstellung erfolgt mittels eines neuartigen Hybrid-Atomizers der die pneumatische und die
ultraschallbasierte Aerosolerzeugung kombiniert. Daneben wird der Direktdruck von gefüllten
Polymermatrizen durch die Kombination von drei Aerosolströmen beschrieben. Mit diesen
neuartigen Ansätzen wird die Herstellung von prototypischen elastischen mechatronischen
Komponenten in einem integrierten Prozessgerät demonstriert. Die dargestellten Methoden zur
Herstellung von flexiblen Elektroden Silikon-Dielektrika und integrierter Aktoren und Sensoren
umfassen zum einen den Multi-Aerosol-Druck von RTV2-Silikonen zur programmierbaren Fertigung
von Silikonlagen mit Schichtdicken im Bereich von 10 µm und deren Stapelung zu Volumenkörpern
mit mehreren hundert Lagen. Weiterhin werden neuartige Ansätze zum zeiteffizienten
Aerosol-Jet-Druck von elastischen Elektrodenstrukturen auf der Basis von reduziertem
Graphenoxid vorgestellt. Der deren Herstellung erfolgt mittels eines neuartigen
Hybrid-Atomizers der die pneumatische und die ultraschallbasierte Aerosolerzeugung kombiniert.
Daneben wird der Direktdruck von gefüllten Polymermatrizen durch die Kombination von drei
Aerosolströmen beschrieben. Mit diesen neuartigen Ansätzen wird die Herstellung von
prototypischen elastischen mechatronischen Komponenten in einem integrierten Prozessgerät
demonstriert.
