Verfahren & Technologien W3D-TECH-29 ISO/ASTM 52900 Validiert

Elektrochemischer Metall-3D-Druck (ECAM): Raumtemperatur-Präzision

Elektrochemischer 3D-Druck (ECAM / FluidFM): Lokalisierte galvanische Metallabscheidung bei Raumtemperatur, Reinkupfer und Platin, keine thermischen Spannungen.

Stand: 2026-03-24 Lesezeit: 8 min Fachredaktion Additive Fertigung
Executive Summary & Technische Kernaussagen Normativer Status: Valide

Der elektrochemische Metall-3D-Druck (Electrochemical Additive Manufacturing, ECAM) basiert auf dem physikalischen Prinzip der lokalisierten Galvanik (Elektroplattieren im Mikromaßstab). Eine Nanopipette oder Mikrodüse führt eine metallionenhaltige Elektrolytlösung punktgenau an ein leitfähiges Substrat heran. Durch Anlegen eines elektrischen Potentials reduzieren sich Metallionen (z. B. Cu2+ oder Au+) an der Kathode zu festem Metall. Da der Prozess vollkommen thermiefrei bei Raumtemperatur abläuft, entstehen weder Eigenspannungen, noch Verzug oder Gefügeveränderungen.

  • 100 % thermiefreier Aufbau bei Raumtemperatur: Null Eigenspannungen, kein Bauteilverzug.
  • Erreicht Nanometer- und Mikrometer-Präzision für Halbleiterkontakte, HF-Antennen und Mikrospulen.
  • Abscheidung von Reinstkupfer und Edelmetallen mit theoretischer Festkörperdichte und 100 % IACS.
Prozesstemperatur
20 - 25 °C (Raumtemp.)
Detailauflösung
ab 0.5 µm (500 nm)
Thermischer Verzug
0.0 % (nicht vorhanden)
Reinheit Schicht
> 99.99 %

Technische Kennwerte & Verfahrensvergleich

ISO/ASTM 52900
Kriterium Elektrochemischer Druck (ECAM) Micro-LPBF Aerosol Jet Printing
Prozesstemperatur Raumtemperatur (ca. 22 °C) Lokales Schmelzen (> 1.200 °C) Sintern bei 150 - 300 °C
Auflösungsgrenze 500 nm - 5 µm 20 - 35 µm 10 - 25 µm
Eigenspannungen Keine (vollständig spannungsfrei) Hoch (Supports nötig) Sehr gering
Materialauswahl Galvanisierbare Metalle (Cu, Au, Ni, Pt) Nahezu alle Schweißmetalle Metall-Nanopartikeltinten
Typische Bauteilgröße Mikrobereich (< 10 mm) Bis 100 mm Bis 200 mm
01

Elektrochemische Reaktionskinetik an der Düsenspitze

Zwischen der Mikro-Düse und der Substratoberfläche bildet sich ein flüssiger Elektrolytmeniskus aus. Bei geregeltem Stromfluss wandern Kationen zur Kathode und scheiden sich Atomlage für Atomlage als dichtes Metallgitter ab. Ein integrierter Kraftsensor misst den Kontakt im Pikonewton-Bereich und zieht die Düse kontinuierlich mit der Aufwachsgeschwindigkeit des Metalls nach oben.

02

Anwendungen in der Halbleiter- und Quantentechnologie

In der Mikroelektronik erlaubt ECAM das direkte Drucken von freistehenden 3D-Kupfer-Spulen für Magnetresonanztomographen (MRT), Mikro-Kühlkanälen direkt auf Silizium-Chips sowie Hochfrequenz-Verbindungsdrähten (Wire-Bonds) ohne mechanische Krafteinwirkung auf empfindliche Wafer.

03

Verfahrensgrenzen: Aufbaurate und Werkstoffpalette

Aufgrund der durch das Faradaysche Gesetz limitierten Abscheiderate wachsen Strukturen mit Geschwindigkeiten im Mikrometer-pro-Sekunde-Bereich. ECAM ist daher kein Verfahren für makroskopische Strukturbauteile, sondern ein hochspezialisiertes Werkzeug für Funktionskomponenten im Mikrometerbereich.

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Häufig gestellte Fragen (FAQ)

Welche Metalle können elektrochemisch gedruckt werden?
Hervorragend geeignet sind Metalle mit positivem Standardpotenzial: Reinstkupfer, Gold, Silber, Platin, Nickel und Zinn.
Benötigt das Verfahren ein Vakuum oder Schutzgas?
Nein, der Prozess läuft in normalen Laborumgebungen bei Raumtemperatur und Umgebungsdruck ab.
Müssen ECAM-Bauteile thermisch nachbehandelt werden?
Nein. Da das Metall bereits dicht und kristallin abgeschieden wird, ist kein thermisches Sintern oder Entbindern erforderlich.

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