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ASYS Life Science

Drucklösungen − Von der Idee zur Produktionslösung

Die ASYS Group bietet komplette 3D-Drucklösungen für die Pharma- und Diagnostikindustrie sowie die Medizintechnik an. 

Standarddrucksysteme und kundenspezifische Lösungen

Das ASYS Tochterunternehmen EKRA bietet Standarddrucksysteme und kundenspezifische Lösungen für Dickschichtapplikationen an. Weitere Anwendungsbereiche sind das Drucken feiner Strukturen, dreidimensionaler Körper (3D-Druck) oder funktionaler Schichten auf unterschiedlichen Materialien wie Glas, Keramik, LTCC/HTCC, Folien, metallischen Rohren oder Wafern.


Anwendungen

Feste Arzneimittel zum Einnehmen

Bildgebende Diagnostik

Blutgasanalyse-Sensorik

Biologisches Zellstoffgewebe

Gedruckte Elektronik für Orthesen, Sensorik am Körper

Wundauflagen

Additive Manufacturing

Die ASYS Group bietet komplette 3D-Drucklösungen für die Pharma- und Diagnostikindustrie sowie die Medizintechnik an. Die 3D-Siebdrucktechnologie stellt eine wesentliche Erweiterung des bisher etablierten Siebdruckverfahrens dar. Diese Methode wird um eine dritte Dimension, das Drucken in der Z-Achse, erweitert, die dank genauer Kenntnis von Material und Verarbeitung neue Möglichkeiten bietet. So entstehen komplexe dreidimensionale Geometrien in einem hochparallelen Druckprozess, der sowohl für großvolumige Produkte als auch für die freie Materialwahl geeignet ist. Dies bringt erhebliche Vorteile gegenüber herkömmlichen Methoden mit sich.
 

Vorteile des ASYS 3D-Siebdrucks

Bewährter paralleler Druck- und Automatisierungsprozess

Skalierbare Produktionsvolumen

Druck von Produktionsserien anstelle von Einzelteilen oder Prototypen

Unbegrenzte Auswahl an Materialien

Höchste Präzision und Wiederholbarkeit

GMP-Konformität, einschließlich Dokumentation und Rückverfolgbarkeit

3D-Siebdruck

Der 3D-Siebdruck ermöglicht das Drucken von 3D-Strukturen mit Hilfe einer Druckform (Sieb oder Schablone). Während eines abwechselnden Druck- und Trocknungsprozesses wächst die Struktur auf einer Grundplatte auf. Nach der letzten gedruckten Schicht werden die Bauteile durch einen Sinterprozess stabilisiert.

Materialien

  • Rostfreier Edelstahl
  • Aluminium
  • Kupfer
  • Wolfram
  • Titan
  • Keramik
  • Materialkombinationen

Druckphase

  • Mit einem Bindemittel zusammengeklebte und im Siebdruckverfahren bedruckte Pulverpartikel
  • Die bedruckte Schicht wird getrocknet (UV, IR...)
  • Die Dichte des „grünen Teils“ beträgt etwa 55-70%
  • Gehalt an organischen Stoffen~1-5 %
  • Die Schichtdicke wird mit dem 3D-System gemessen
  • Der Abrissabstand (Bildschirm zum Substrat) wird automatisch im Drucker eingestellt

3D-Siebdruck - Maschinenkonzepte

Das 3D-Siebdrucksystem XH3D ist ein Maschinentyp aus der einzigartigen 3D-Druckerplattform von EKRA. Es erzeugt mittels Schablonen- oder Siebtechnik komplexe 3D-Strukturen auf einer Grundplatte. Entsprechend der tatsächlich gedruckten Schichthöhe stellt die Maschine automatisch den Absprungabstand ein. Optional kommuniziert die Maschine mit der patentierten Siebwechseleinheit. Die Kapazität der Einheit erlaubt es, bis zu 10 Siebe zu speichern. Die Grundplatte für den 3D-Komponentendruck kann durch Vakuum direkt am beweglichen Drucktisch befestigt werden. Ein optionales Trocknungssystem kann neben der Maschine platziert werden, um die eigentliche Schicht zu härten. 

Features

  • Automatisches Einrasten der Einstellung entsprechend der gedruckten Ebene
  • Ausrichtungsgenauigkeit +/-10 μm@ 6 sigma
  • Dedizierter Vakuumtisch

Optionen

  • Bildschirm-Austausch-Einheit
  • Aushärtung, IR- oder UV-Einheit
  • 3D-Messsystem, für die präzise Einstellung des Schnappverschlusses
  • Verschiedene Arten der Abgabe
  • Motorisierter Rakelkopf
  • Schablonen-Reinigungssystem iROCS

3D Einzeltisch-Maschine & zweite Tischposition

Der Vorteil des 3D-Siebdrucksystems XH3D ist seine vielseitige Einsetzbarkeit. Der Siebdrucker kann in verschiedenste Anwendungs- und Linienkonzepte nahtlos integriert werden. So reichen die Einsatzzwecke vom Labormaßstab bis hin zur mehrstufigen, vollautomatisierten Linienlösung. Ideal geeignet für Forschung und Entwicklung: Als Einzeltisch-Ausführung wird die XH3D unkompliziert an derselben Position händisch be- und entladen. Der Drucker koordiniert den kombinierten Ablauf aus Schichtaufbau und Zwischentrocknung in einem integrierten Heizmodul. Dieser platzsparende Aufbau nutzt die zur Verfügung stehende Laborfläche optimal aus.

  • Bequemes Entladen des Rohmaterials
  • Optional: Anpassbare Laserstrukturierung an der zweiten Tischposition
  • Optional: 100% 3D-Inspektion auf der zweiten Tischposition

Einstufige Inline-Lösung

In der einstufigen Inline-Lösung findet die Zwischentrocknung der gedruckten Schicht in einem Bandtrockner statt. Daran können im Anschluss die Substrate über eine Unterflutstrecke an den Beginn der Linie zum Einlauf des Druckers transportiert werden. Daraus ergibt sich ein kontinuierlicher Kreislauf aus Drucken und Trocknen bis die gewünschte Gesamtschichthöhe erreicht ist. Simultan zur Trocknung von frisch bedruckten Substraten kann der Schichtaufbau an den getrockneten Teile fortgesetzt werden. Der Druckprozess unterliegt keinen Wartezeiten und die Anlagen werden effizient ausgelastet.

Mehrstufige Inline-Lösung

Die mehrstufige Inline-Lösung führt den Gedanken der effizienten Anlagenauslastung fort und steigert gleichzeitig den Automatisierungsgrad und die Variabilität. In den jeweiligen Stufen können unabhängig voneinander verschiedene Layouts oder Materialien verarbeitet werden. Die Stufen sind durch Transportmodule verbunden, wodurch verschiedene Schichtlayouts vollautomatisiert kombiniert werden. Dies bestimmt die Formgebung des dreidimensionalen Druckobjekts. In verschiedenen Stufen können unterschiedliche Materialien verarbeitet werden. So werden Komposit-Objekte bestehend aus verschiedenen Werkstoffen real – ohne Zwischenrüstwechsel und mit hoher Prozesssicherheit.

Projektbeispiel

Dickschichtdruck für Blutgas-Sensoren

Zur Blutgasanalyse, einem Verfahren zur Messung der Gasverteilung (Partialdruck) von O2 (Sauerstoff), CO2 (Kohlenstoffdioxid) sowie des pH-Wertes und des Säure-Basen-Haushaltes im Blut, werden immer häufiger schnelle Verfahren am POC eingesetzt. Die hierzu benötigte Sensorik wird in diesem Anwendungsfall seit vielen Jahren auf EKRA Drucksystemen des Typs XH2 gefertigt. 

In einem aufwändigen logistischen Prozess werden unterschiedlichste Materialien wie Silber, Latex, Enzyme, Gold, Silikon, Carbon in bis zu 20 Schichten aufgetragen. Das Ergebnis ist ein Sensor, der es ermöglicht, binnen weniger Minuten ein Ergebnis in Laborqualität zu liefern. Gerade in der Intensivmedizin ist eine schnelle Diagnose der Blutgase entscheidend.

Neben der Druckkompetenz baut der Kunde aber auch auf unsere Automatisierungskompetenz. Substrathandling, Stapeln und Lagern, Reinraumkompetenz, Lasermarkieren und Inspektion sowie Qualifizierungs-Dienstleistungen bietet ASYS an. So werden in der Komplettautomatisierung der vormals manuellen Abläufe, Alterungsprozesse in unterschiedlichen Lagerschränken mit Temperaturen von 5-50°C und einer relativen Luftfeuchtigkeit von 3-95% rH durchgeführt. Zur Kostenreduktion der Intralogistik, sind sämtliche Prozesse mit AIV´s angebunden. 


Projektbeispiel

Dickschichtdruck von Silikon auf Wundauflagen

Wundauflagen gehen heute weit über einfache Pflaster hinaus. Teilweise handelt es sich um  sterile und mehrlagige Sandwich-Strukturen aus Absorber, Folien und Vlies, die auch längere Zeit z.B. auf Brandwunden verbleiben. Um ein Verkleben der Wunde mit dem abdeckenden Material zu verhindern, verwenden einzelne Hersteller Silikonstreifen. 

Das automatisierte, reproduzierbare Herstellen von diesen Strukturen auf variablen Wundauflagen realisieren wir mit unserem EKRA Drucker X5 Professional mit einer Leistung bis zu 100 Stück pro Minute. Hier kommt es darauf an, eine lange Produktionszeit zwischen den automatischen Reinigungszyklen zu erreichen und das flexible Material zuverlässig zu handeln. Die EKRA Experten vereinen Fachwissen über Prozess, Paste und Technologie, wodurch die perfekte Verarbeitung von Silikon gelingt. 

Nach der Trocknung folgt die Zuführung der vereinzelten Pads und das übergeben an den folgenden Verpackungsprozess. Hier nutzen wir unsere Expertise zur Integration von Robotik und setzen aufgrund der Geschwindigkeit auf Delta-Roboter. Eine Komplettlösung aus einer Hand.

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