DE102012110048B3 - Producing molding comprises providing composite of substrate and workpiece, coating with metallic conductive layer, embossing other structures in existing structures of workpiece by metallic conductive mold insert and cooling mold insert - Google Patents

Producing molding comprises providing composite of substrate and workpiece, coating with metallic conductive layer, embossing other structures in existing structures of workpiece by metallic conductive mold insert and cooling mold insert Download PDF

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Abstract

Producing a molding comprises: (a) providing a composite (11) of a substrate (10) and an workpiece (20) applied to it and made from a thermoplastic; (b) coating at least one of the structures of the workpiece with a metallic conductive layer (40), which is connected to a conductive metal surge arrester; (c) embossing the other structures in the existing structures of the workpiece by a metallic conductive mold insert having cavities; and (d) cooling the mold insert below glass transition temperature and then demolding the composite of the substrate and modified work piece. Producing a molding comprises: (a) providing a composite (11) of a substrate (10) and an workpiece (20) applied to it and made from a thermoplastic, whose structures protrude a height above the workpiece; (b) coating at least one of the structures of the workpiece with a metallic conductive layer (40), which is connected to a conductive metal surge arrester; (c) embossing the other structures in the existing structures of the workpiece by a metallic conductive mold insert having cavities, whose average diameter corresponds to more than half the average width of the existing structures, at a temperature above the glass transition temperature of the thermoplastic material of the workpiece; and (d) cooling the mold insert below glass transition temperature and then demolding the composite of the substrate and modified work piece located on it out of the mold insert. The surge arrester is electrically connected to the mold insert via a device for determining the electrical resistance and the mold insert is approximated to the existing structures, after the electric resistance has dropped below a limit value, when the mold insert has contacted the metallic conductive layer. An independent claim is also included for a device for manufacturing a molding, comprising a system with a mold insert for hot stamping, and for receiving a composite of a substrate and a deformable workpiece on one side and the mold insert on opposite side, where means for determining the electrical resistance is provided for an electrically conductive mold insert which has a device for receiving an electrically conductive connection with an electrically conductive arrester.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines Formkörpers, insbesondere eines Formkörpers, der mindestens zwei hierarchisch zueinander angeordnete Strukturebenen aufweist. Als hierarchisch wird ein Aufbau einer Struktur verstanden, bei dem mindestens eine Hierarchieebene derart auf eine vorhergehende Hierarchieebene folgt, dass die Strukturen der vorhergehenden Hierarchieebene jeweils das Substrat für die Strukturen der nachfolgenden Hierarchieebene bilden.The invention relates to a method and a device for producing a shaped body, in particular a shaped body, which has at least two hierarchically arranged structural planes. Hierarchical is understood to be a structure of a structure in which at least one hierarchical level follows a preceding hierarchical level in such a way that the structures of the preceding hierarchical level in each case form the substrate for the structures of the subsequent hierarchy level.

Die physikalische Ursache, wieso Geckos auf senkrechten Wänden und sogar an Decken laufen können, wurde in den letzten Jahren sehr intensiv untersucht, siehe K. Autumn, How Geckos Toes Stick, American Scientist 94, S. 124, 2006. Inzwischen ist bekannt, dass die Zehen von Geckos aus kleinen, sehr feinen Härchen, den sog. Setae, die aufgrund der van-der-Waals Kräfte auf jeder beliebigen Oberfläche haften, bestehen. Damit ein mehrere hundert Gramm schwerer Gecko an der Decke haften kann, sind auf die Setae, die als erste Hierarchieebene betrachtet werden, jeweils eine Vielzahl von nanostrukturierten Härchen, die als Spatulae bezeichnet werden, als zweite Hierarchieebene aufgebracht (siehe E. Arzt, S. Gorb und R. Spolenak, From micro to nano contacts in biological attachement devices, PNAS 100, S. 10603, 2003).The physical cause why geckos can walk on vertical walls and even on ceilings has been studied extensively in recent years, see K. Autumn, How Gecko's Toes Stick, American Scientist 94, p. 124, 2006. It is now known that the toes of geckos consist of small, very fine hairs, the so-called Setae, which adhere to any surface due to the van der Waals forces. In order for a gecko weighing several hundred grams to adhere to the ceiling, the setae, which are considered as the first hierarchical level, each have a multiplicity of nanostructured hairs called spatulas applied as the second hierarchical level (see E. Arzt, p. Gorb and R. Spolenak, From Micro to Nano Contacts in Biological Attachment Devices, PNAS 100, p. 10603, 2003).

Die Art der Ausgestaltung der Hierarchien ist für die Funktion der Setae entscheidend: Da die Haftung der Geckos maßgeblich auf den sog. Van-der-Waals-Kräften, d. h. vergleichsweise geringen und kurzreichweitigen Kräften, beruht, müssen sich die Härchen perfekt an raue Oberflächen anpassen, um eine hohe Kontaktfläche mit dem Untergrund zu erhalten. Die Setae bestehen jedoch aus β-Keratin, d. h. einem steifen Faserprotein mit einem Elastizitätsmodul zwischen 1 und 4 GPa. Um trotz dieses steifen Materials die notwendige Anpassungsfähigkeit zu gewährleisten, müssen die Härchen hierarchisch aufgebaut sein. Tatsächlich liegt der effektive Elastizitätsmodul der Setae, bedingt durch ihren hierarchischen Aufbau, bei lediglich 100 kPa und damit 4 Größenordnungen unterhalb des nicht strukturierten β-Keratins. Hierdurch sind die Setae sehr anschmiegsam, was eine hohe tatsächliche Kontaktfläche mit nahezu jedem Untergrund bewirkt.The nature of the structure of the hierarchies is crucial for the function of the setae: Since the liability of the geckos mainly on the so-called Van der Waals forces, d. H. comparatively low and short-range forces, the hairs must adapt perfectly to rough surfaces in order to obtain a high contact surface with the ground. The setae, however, consist of β-keratin, d. H. a stiff fiber protein with a modulus of elasticity between 1 and 4 GPa. To ensure the necessary adaptability despite this stiff material, the hairs must be hierarchical. In fact, due to their hierarchical structure, the effective modulus of elasticity of the setae is only 100 kPa, 4 orders of magnitude less than the unstructured β-keratin. As a result, the Setae are very cuddly, which causes a high actual contact surface with almost any surface.

Aus der DE 10 2008 053 619 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung eines technischen Formkörpers mit hierarchischen Strukturen bekannt. Hierzu werden eine Schicht eines aushärtbaren Kunststoffs zwischen zwei parallele, wärmeleitfähige Platten eingebracht, ein Pressdruck zwischen die beiden Platten angelegt und die beiden Platten aufgeheizt, so dass die Schicht auf eine Temperatur oberhalb des Glaspunkts des Kunststoffs erwärmt wird. Die beiden Platten unterscheiden sich dadurch, dass sie auf ihrer Oberfläche eine unterschiedliche Adhäsionskraft oder Rauhigkeit aufweisen oder sie auf zwei verschiedene Temperaturen erhitzt werden.From the DE 10 2008 053 619 A1 For example, a method for producing a technical molding having hierarchical structures is known. For this purpose, a layer of a thermosetting plastic between two parallel, thermally conductive plates are introduced, a pressing pressure applied between the two plates and the two plates heated so that the layer is heated to a temperature above the glass transition point of the plastic. The two plates differ in that they have on their surface a different adhesive force or roughness or they are heated to two different temperatures.

Anschließend werden die beiden Platten unter Beibehaltung der Temperatur auseinander gezogen, wodurch die Schicht an einer der beiden Platten haften bleibt, während sich an der anderen Platte eine Vielzahl von ersten Fäden ausbildet. Nach Aushärten des Kunststoffs wird ein Substrat, auf das eine Vielzahl von ersten Fäden aufgebracht ist, erhalten und zwischen zwei parallele, wärmeleitfähige Platten eingebracht. Nach Anlegen eines Pressdrucks und Aufheizen der beiden Platten auf eine Temperatur oberhalb des Glaspunkts werden die beiden Platten unter Beibehaltung der Temperatur auseinander gezogen, wodurch das Substrat an einer der beiden Platten haften bleibt, während sich an der anderen der beiden Platten eine Vielzahl von zweiten Fäden, deren Unterseiten jeweils fest mit der Oberfläche jedes ersten Fadens verbunden ist, ausbildet.Subsequently, the two plates are pulled apart while maintaining the temperature, whereby the layer adheres to one of the two plates, while forming on the other plate a plurality of first threads. After curing of the plastic, a substrate, on which a plurality of first threads is applied, obtained and introduced between two parallel, thermally conductive plates. After applying a pressing pressure and heating the two plates to a temperature above the glass point, the two plates are pulled apart while maintaining the temperature, whereby the substrate adheres to one of the two plates, while at the other of the two plates a plurality of second threads , whose undersides are each firmly connected to the surface of each first thread forms.

Ebenso zeigen M. P. Murphy, S. Kim, M. Sitti, Enhanced Adhesion by Gecko-Inspired Hierarchical Fibrillar Adhesives, ACS Appl. Materials & Interfaces 1, 849, 2009, die Herstellung eines technischen Formkörpers mit hierarchischen Strukturen. Hierbei wird die Aushärtung von gießbaren Zweikomponenten-Polyurethanen mittels Initiatoren ausgelöst. Die Herstellung der ersten Hierarchieebene erfolgt mit Hilfe geätzter Siliziumwafer, die zum Entformen in der Regel zerstört werden. Die Herstellung der zweiten Hierarchieebene erfolgt durch einen sogenannten Inking Prozess, beim dem die Enden der ersten Ebene in noch nicht ausgehärtetes Polyurethan getaucht werden, wonach die Enden auf einen geätzten Siliziumwafer aufgesetzt werden. Das noch flüssige Polyurethan auf den Enden der ersten Struktur wird nun über Kapillarwirkung in die Kavitäten des Formeinsatzes gezogen und härtet dort nach einiger Zeit aus. Zum Entformen der Hierarchieebene Ebene muss wiederum der Silizium-Wafer zerstört werden. Die kleinsten gezeigten Strukturen besitzen lediglich einen Durchmesser von 3 μm.Also, M.P. Murphy, S. Kim, M. Sitti, Enhanced Adhesion by Gecko-Inspired Hierarchical Fibrillar Adhesives, ACS Appl. Materials & Interfaces 1, 849, 2009, the production of a technical molding with hierarchical structures. In this case, the curing of pourable two-component polyurethanes is initiated by means of initiators. The production of the first hierarchical level takes place with the aid of etched silicon wafers, which are usually destroyed for demolding. The second hierarchical level is produced by a so-called inking process, in which the ends of the first level are immersed in uncured polyurethane, after which the ends are placed on an etched silicon wafer. The still liquid polyurethane on the ends of the first structure is now drawn by capillary action into the cavities of the mold insert and cures there after some time. In order to demould the hierarchical level, the silicon wafer has to be destroyed again. The smallest structures shown have only a diameter of 3 microns.

Ausgehend hiervon ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine hierfür geeignete Vorrichtung zur Herstellung eines Formkörpers, insbesondere eines Formkörpers, der mindestens zwei hierarchisch zueinander angeordnete Strukturebenen aufweist, vorzuschlagen, die die vorher genannten Nachteile und Einschränkungen nicht aufweisen.Proceeding from this, it is the object of the present invention to propose a method and a device suitable for this purpose for producing a shaped body, in particular a shaped body having at least two hierarchically arranged structural levels, which do not have the aforementioned disadvantages and limitations.

Insbesondere soll ein Verfahren bereitgestellt werden, mit dem sich auf möglichst einfache Weise eine Struktur aus mindestens zwei hierarchisch zueinander angeordnete Strukturebenen technisch herstellen lässt, mit der sich dadurch hohe tatsächliche Kontaktflächen mit nahezu jedem Untergrund erzielen lassen, dass die kleinsten Strukturen Durchmesser im Bereich von 50 nm bis 5 μm, insbesondere von 100 nm bis 1 μm aufweisen.In particular, a method is to be provided with which a structure of at least two hierarchically arranged structural levels can be technically produced in the simplest possible way, thereby achieving high actuality Contact surfaces with almost any surface can be achieved that the smallest structures have diameters in the range of 50 nm to 5 .mu.m, in particular from 100 nm to 1 micron.

Weiterhin soll eine Vorrichtung bereitgestellt werden, die sich zur Durchführung dieses Verfahren in besonderer Weise eignet.Furthermore, a device is to be provided which is particularly suitable for carrying out this method.

Diese Aufgabe wird in Bezug auf das Verfahren durch die Schritte des Anspruchs 1 und in Bezug auf die Vorrichtung durch die Merkmale des Anspruchs 9 gelöst. Die Unteransprüche beschreiben jeweils vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.This object is achieved with respect to the method by the steps of claim 1 and with respect to the device by the features of claim 9. The subclaims each describe advantageous embodiments of the invention.

Die mindestens zwei hierarchisch zueinander angeordneten Strukturebenen werden durch ein modifiziertes Heißprägeverfahren nacheinander aufgebaut. Das erfindungsgemäße Verfahren weist hierzu die Verfahrensschritte a) bis d) auf.The at least two hierarchically arranged structural levels are built up in succession by a modified hot stamping process. For this purpose, the method according to the invention has the method steps a) to d).

Gemäß Schritt a) wird zunächst ein Verbund bereitgestellt, der ein Substrat und ein hierauf aufgebrachtes Werkstück aus einem thermoplastischen Kunststoff, wozu auch thermoplastische Elastomere und Formgedächtnis-Polymere gezählt werden, aufweist. Das Werkstück besitzt hierbei Strukturen, die eine Höhe h1 über das Werkstück herausragen. Für das erfindungsgemäße Verfahren eignen sich insbesondere die thermoplastischen Kunststoffe Polycarbonat, Polystyrol, Methylmethacrylat/Acrylnitril/Butadien/Styrol-Polymer (MABS-Polymerisate), Cyclo-Olefin-Copolymere, Polymethylmethacrylat, Polylactide, und Polytetrafluorethylene.According to step a), first of all a composite is provided which has a substrate and a workpiece applied thereon made of a thermoplastic, which also includes thermoplastic elastomers and shape memory polymers. The workpiece here has structures that protrude a height h 1 over the workpiece. Particularly suitable for the process of the invention are the thermoplastics polycarbonate, polystyrene, methyl methacrylate / acrylonitrile / butadiene / styrene polymer (MABS polymers), cyclo-olefin copolymers, polymethyl methacrylate, polylactides, and polytetrafluoroethylene.

In einer bevorzugten Ausgestaltung wird hierzu mit einem ersten Formeinsatz, der erste Kavitäten aufweist, die vorzugsweise in Form von Mikrostrukturen in den ersten Formeinsatz eingebracht sind, eine erste Hierarchieebene in das Werkstück heißgeprägt. Entscheidend ist, dass das Heißprägen bei einer Temperatur oberhalb der Glasübergangstemperatur Tg des thermoplastischen Kunststoffs und das anschließende Abkühlen des ersten Formeinsatzes unterhalb von Tg erfolgen, bevor der Verbund abschließend aus dem ersten Formeinsatz entformt wird.In a preferred embodiment, a first mold insert, which has first cavities, which are preferably introduced into the first mold insert in the form of microstructures, is hot-stamped into the workpiece with a first mold insert. It is crucial that the hot embossing at a temperature above the glass transition temperature T g of the thermoplastic material and the subsequent cooling of the first mold insert below T g occur before the composite is finally removed from the first mold insert.

Die reproduzierbare Herstellung erfindungsgemäß hergestellter Strukturen mit mindestens zwei, bevorzugt mindestens drei Hierarchieebenen erfordert während des Prägens ein exaktes Antasten an die bereits bestehenden Strukturen. Da die Strukturen teilweise nur wenige Mikrometer hoch sind, muss die Genauigkeit des Antastens im Submikrometerbereich liegen. Die unvorhersehbare Temperaturausdehnung der Maschine und des Bauteils sowie die Fertigungstoleranzen (Restschichtdicke) erfordern ein sehr flexibles, und von der Höhe der Strukturen unabhängige Nachweisverfahren. Diese Voraussetzungen erfüllen weder optische noch kraftbasierte Nachweisverfahren mit vertretbarem Aufwand.The reproducible production of structures produced according to the invention having at least two, preferably at least three levels of hierarchy requires exact contacting with the already existing structures during embossing. Since the structures are sometimes only a few micrometers high, the accuracy of the attack must be in the submicrometer range. The unpredictable temperature expansion of the machine and the component and the manufacturing tolerances (residual layer thickness) require a very flexible, and independent of the height of the structures detection method. These requirements fulfill neither optical nor force-based detection methods with reasonable effort.

Optische Messvorrichtungen müssten ständig auf die Struktur ausgerichtet werden, ein Vorgehen, das für Mikro- und Nanostrukturen nicht zielführend ist. Darüber hinaus müssten solche Messvorrichtungen Temperaturen bis mindestens 450°C standhalten.Optical measuring devices would have to be constantly aligned with the structure, a procedure that is not effective for micro- and nanostructures. In addition, such measuring devices would have to withstand temperatures of at least 450 ° C.

Eine kraftbasierte Messvorrichtung müsste dagegen eine Auflösung im Bereich von wenigen μN besitzen und sich direkt hinter dem Formeinsatz befinden, um möglichst wenige Störgrößen zu messen. Dennoch sind die abgeschätzten Störgrößen immer noch zu groß, um den Kontakt zwischen Formeinsatz und Struktur zu detektieren. Gleichzeitig wirken während des Prägeprozesses Kräfte von bis zu 1000 kN. Diese enormen Kräfte würden eine solche Messvorrichtung schlicht zerstören.In contrast, a force-based measuring device would have to have a resolution in the range of a few μN and be located directly behind the mold insert in order to measure as few disturbing variables as possible. Nevertheless, the estimated disturbances are still too large to detect the contact between the mold insert and the structure. At the same time, forces of up to 1000 kN act during the stamping process. These enormous forces would simply destroy such a measuring device.

Erfindungsgemäß erfolgt die reproduzierbare Herstellung hierarchisch angeordneter Mikro- und Nanostrukturen mittels einer elektrischen Widerstandsmessung. Hierzu werden gemäß Schritt b) einzelne, bereits bestehende, Mikrostrukturen mit einer metallisch leitfähigen Schicht, bevorzugt einer Goldschicht, die eine Dicke von 1 nm bis 200 nm, bevorzugt von 5 nm bis 100 nm, besonders bevorzugt von 10 nm bis 25 nm, aufweist, überzogen (vergoldet), was genügt, um sie dadurch elektrisch leitfähig zu machen. Während des Verfahrens wird vorzugsweise ständig, zumindest jedoch während Schritt c) und, falls dieser durchgeführt wird, auch während Schritt e), der elektrische Widerstand zwischen dem jeweils eingesetzten metallisch leitfähigen Formeinsatz sowie den vergoldeten Mikrostrukturen (Referenzstrukturen) gemessen. Hierzu muss die metallisch leitfähige Schicht mit einem elektrisch leitfähigen Ableiter verbunden sein, der einen elektrischen Kontakt zum eingesetzten Formeinsatz ermöglicht. Berührt der Formeinsatz während des Annäherns die Strukturen, fällt der elektrische Widerstand schlagartig ab. Das Einprägen erfolgt hieran anschließend für eine bestimmte Zeit, nachdem der elektrische Widerstand unter einen vorher definierten Grenzwert abgefallen ist, indem während dieser Zeit der Formeinsatz neue Strukturen in die bereits bestehenden, über Tg erhitzten Strukturen einprägt.According to the invention, the reproducible production of hierarchically arranged microstructures and nanostructures takes place by means of an electrical resistance measurement. For this purpose, according to step b), individual, already existing, microstructures having a metallically conductive layer, preferably a gold layer, having a thickness of 1 nm to 200 nm, preferably from 5 nm to 100 nm, particularly preferably from 10 nm to 25 nm coated (gilded), which is enough to make them electrically conductive. During the process, the electrical resistance between the respectively used metallically conductive mold insert and the gold-plated microstructures (reference structures) is preferably measured continuously, but at least during step c) and, if this is carried out, also during step e). For this purpose, the metallically conductive layer must be connected to an electrically conductive arrester, which allows electrical contact with the mold insert used. If the mold insert touches the structures during the approach, the electrical resistance drops abruptly. The embossing is then carried out for a certain time after the electrical resistance has dropped below a predefined limit, during which time the mold insert imprints new structures into the already existing structures heated above T g .

Eine geeignete Platzierung der Referenzstrukturen ermöglicht außerdem die Prozessüberwachung. Auf großen Flächen können selbst kleinste Keilfehler zwischen dem jeweils eingesetzten Formeinsatz und der bestehenden Struktur zu einem ungleichmäßigen Prägeergebnis auf der zugehörigen Hierarchieebene führen. Grund dafür ist, dass Teilbereiche nicht miteinander in Kontakt kommen, während andere zerdrückt werden. Mittels drei Referenzstrukturen, die vorzugsweise möglichst gleichmäßig kreisförmig um den Mittelpunkt des Werkstücks angeordnet sind, lassen sich solche Fehler leicht entdecken und korrigieren.Proper placement of the reference structures also enables process monitoring. On large areas, even the smallest wedge errors between the mold insert used in each case and the existing structure can lead to an uneven embossing result on the associated hierarchical level. This is because portions do not come in contact while others are crushed. By means of three Reference structures, which are preferably arranged as uniformly as possible circularly around the center of the workpiece, such errors can be easily detect and correct.

Gemäß Schritt c) wird im Anschluss an Schritt b) mit einem metallischen Formeinsatz, der Kavitäten aufweist, deren mittlerer Durchmesser um mindestens einen Faktor 2, in besonderen Fällen auch um einen Faktor 100 oder höher, gegenüber den bereits ausgebildeten Strukturen im Werkstück geringer ist, eine weitere Hierarchieebene auf die bereits bestehenden Strukturen der vorhergehenden Hierarchieebene im Werkstück aufgeprägt. Hierdurch werden die Strukturen der vorhergehenden Hierarchieebene an deren Ende abgeflacht, was zu einer charakteristischen pilzförmigen Struktur führt, die sich positiv auf die Haftfähigkeit auswirkt, indem sie zu einer Vergrößerung der Oberfläche führt und eine homogenisierte Krafteinleitung zulässt.According to step c), following step b) with a metallic mold insert having cavities whose average diameter is smaller by at least a factor of 2, in special cases also by a factor of 100 or higher, compared to the already formed structures in the workpiece, another hierarchical level is impressed on the already existing structures of the preceding hierarchy level in the workpiece. As a result, the structures of the preceding hierarchical level are flattened at the end, resulting in a characteristic mushroom-shaped structure, which has a positive effect on the adhesion, by leading to an increase in the surface and allows a homogenized force application.

Gemäß Schritt d) wird der Formeinsatz anschließend an Schritt c) auf eine Temperatur unterhalb von Tg abgekühlt und hieran anschließend der Verbund aus dem Substrat und dem modifizierten Werkstück, das sich auf dem Substrat befindet, aus dem Formeinsatz entformt.According to step d), the mold insert is subsequently cooled to a temperature below T g following step c), and then the composite of the substrate and the modified workpiece, which is located on the substrate, is removed from the mold insert.

In einer besonderen Ausgestaltung werden die Schritte c) und d) wiederholt, um auf diese weise eine weitere Hierarchieebene herzustellen. Hierzu kann es im Einzelfall erforderlich sein, die Referenzstrukturen auf dem Werkstück jeweils zuvor zu erneuern. Im Allgemeinen genügt beim Einsatz von vergoldeten Mikrostrukturen jedoch eine einmalige Aufbringung auch für mehrere Hierarchieebenen.In a particular embodiment, steps c) and d) are repeated in order to produce a further hierarchical level in this way. For this purpose, it may be necessary in individual cases to renew the reference structures on the workpiece in each case beforehand. In general, when using gold-plated microstructures, however, a single application is sufficient for several hierarchical levels.

In einer besonderen Ausgestaltung wird der gewünschte Formkörper mit einer besonderen letzten Hierarchieebene versehen, indem im Anschluss an Schritt d) gemäß den Schritten e) und f) ein Ziehverfahren angewandt wird. Hierzu wird ein besonderer metallisch leitfähiger Formeinsatz eingesetzt, der zumindest an denjenigen Stellen, an denen sich die Strukturen der vorhergehenden Hierarchieebene befinden, mit Nanostrukturen versehen ist.In a particular embodiment, the desired shaped body is provided with a particular last level of hierarchy by applying a drawing method following step d) according to steps e) and f). For this purpose, a special metallic conductive mold insert is used which is provided with nanostructures at least at those points where the structures of the preceding hierarchical level are located.

Gemäß Schritt e) wird analog zu Schritt c) die Nanostruktur aus dem nanostrukturierten Formeinsatz in die vorhergehende Hierarchieebene eingeprägt: Allerdings wird im abschließenden Schritt f) der Verbund aus dem Substrat und dem sich hierauf befindlichen zuletzt modifizierten Werkstück oberhalb von Tg aus dem nanostrukturierten Formeinsatz kleinste Fäden aus den zuvor geprägten Strukturen herausgezogen.According to step e) is analogous to step c) is impressed, the nanostructure of the nanostructured form used in the previous level of the hierarchy: However, it is in the final step f) of the composite from the substrate and which then finally disposed modified workpiece above the T g of the nano-structured mold insert smallest threads pulled out of the previously embossed structures.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich für die Herstellung hierarchischer Mikro- und Nanostrukturen, insbesondere für optische Elemente, integrierte Fluidikchips, Resonatoren, sowie für die Herstellung hierarchischer Gecko-Strukturen, die als Haftvorrichtung, insbesondere als Klebebänder oder Pflaster, dienen können.The method according to the invention is suitable for the production of hierarchical microstructures and nanostructures, in particular for optical elements, integrated fluidic chips, resonators, as well as for the production of hierarchical gecko structures which can serve as adhesion devices, in particular as adhesive tapes or patches.

Es hat sich gezeigt, dass ohne das hochpräzise Antasten von Mikro- und Nanostrukturen während des Replikationsprozesses hierarchische Mikro- und Nanostrukturen schlichtweg nicht reproduzierbar herzustellen sind. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht außerdem eine Verfahrenskontrolle durch eine ständige Überprüfung des Keilfehlers zwischen Formeinsatz und Struktur. Schließlich ist das erfindungsgemäße Verfahren skalierbar, kostengünstig und damit massentauglich.It has been shown that without the high-precision probing of micro- and nanostructures during the replication process hierarchical micro- and nanostructures are simply irreproducible to produce. The inventive method also allows a process control by a constant check of the wedge error between mold insert and structure. Finally, the method according to the invention is scalable, cost-effective and thus mass-suitable.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen und den Figuren näher erläutert. Es zeigen:The invention is explained in more detail below with reference to exemplary embodiments and the figures. Show it:

1 Schematische Darstellung eines ersten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels; 1 Schematic representation of a first embodiment of the invention;

2 Schematische Darstellung der ersten Schritte eines weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels; 2 Schematic representation of the first steps of another embodiment of the invention;

3 Widerstandssignal und Position bei Antastung eines Goldpins mit einer flachen Stahlplatte; 3 Resistance signal and position when probing a gold pin with a flat steel plate;

4 Widerstandssignal und Position bei Antastung von sechs Goldpins unterschiedlicher Höhe mit einer flachen Stahlplatte. 4 Resistance signal and position when probing six gold pins of different height with a flat steel plate.

In 1 ist schematisch ein erstes erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiels dargestellt. 1a) und 1b) zeigen die Herstellung des Verbunds 11 durch Einprägen von Strukturen 211, 212, 213 in ein unmodifiziertes Werkstück 20 mittels Annäherung eines ersten Formeinsatzes 31, der Kavitäten 311, 312, 313 aufweist, deren Durchmesser der Breite der herzustellenden Strukturen 211, 212, 213 entsprechen, bei einer Temperatur oberhalb der Glasübergangstemperatur Tg des thermoplastischen Kunststoffs an das unmodifizierte Werkstück 20. Hieran anschließend wird der erste Formeinsatz 31 auf eine unterhalb von Tg abgekühlt und abschließend der Verbund 11 aus dem ersten Formeinsatz 31 entformt.In 1 schematically a first embodiment of the invention is shown. 1a) and 1b) show the preparation of the composite 11 by impressing structures 211 . 212 . 213 in an unmodified workpiece 20 by approaching a first mold insert 31 , the cavities 311 . 312 . 313 whose diameter corresponds to the width of the structures to be produced 211 . 212 . 213 correspond, at a temperature above the glass transition temperature T g of the thermoplastic material to the unmodified workpiece 20 , This is followed by the first mold insert 31 cooled to below T g and finally the composite 11 from the first mold insert 31 removed from the mold.

In 1c) ist dargestellt, wie gemäß Schritt b) eine Struktur 211 des nach Schritt a) bereitgestellten Werkstücks 20' mit einer Goldschicht 40 versehen wird. Um einen elektrischen Anschluss an die der Goldschicht 40 zu ermöglichen, wird die Goldschicht 40 hierzu mit einem metallisch leitfähigen Ableiter 41, hier ein Golddraht, verbunden.In 1c) is shown as in step b) a structure 211 of the provided after step a) workpiece 20 ' with a gold layer 40 is provided. To make an electrical connection to the gold layer 40 to enable the gold layer 40 For this purpose with a metallic conductive arrester 41 , here a gold wire, connected.

1d) und 1e) zeigen das Einprägen von weiteren Strukturen 211', 212', 213' in die bestehenden Strukturen 211, 212, 213 des Werkstücks 20'. Dieser Vorgang erfolgt mittels Annäherung eines metallisch leitfähigen Formeinsatzes 32, der Kavitäten 321, 322, 323 aufweist, deren mittlere Durchmesser höchstens der halben mittleren Breite der bestehenden Strukturen 211, 212, 213 entsprechen, bei einer Temperatur oberhalb der Glasübergangstemperatur Tg des thermoplastischen Kunststoffs Polycarbonat, aus dem das Werkstück 20' besteht. 1d) and 1e) show the impress of other structures 211 ' . 212 ' . 213 ' in the existing structures 211 . 212 . 213 of the workpiece 20 ' , This process is carried out by approximation of a metallically conductive mold insert 32 , the cavities 321 . 322 . 323 whose average diameter is at most half the average width of the existing structures 211 . 212 . 213 correspond, at a temperature above the glass transition temperature T g of the thermoplastic polycarbonate, from which the workpiece 20 ' consists.

Während des Einprägevorgangs wird die Goldschicht 40 über den Ableiter 41 und über eine Einrichtung zur Bestimmung des elektrischen Widerstands elektrisch leitend mit dem metallisch leitfähigen Formeinsatz 32 verbunden. Hierzu wird die bekannte sog. Vier-Punkte-Methode eingesetzt, die vier Leitungsdrähte 41, 42, 43, 44 für die Messung, und zwar zwei Leitungsdrähte 41, 42 für die Spannungsmessung 45 und zwei weitere Leitungsdrähte 43, 44 für die Stromquelle 46, benötigt. Diese Methode hat den Vorteil, dass der Widerstand der Zuleitung die Messung nicht verfälscht. Ein Analogeingangsmodul dient gleichzeitig als Stromquelle 46 als und Spannungsmesser 45 zur Ermittlung der Spannung V und wird mit dem elektrisch leitfähigen Formeinsatz 32 und der Goldschicht 40 verdrahtet.During the embossing process, the gold layer 40 over the arrester 41 and via a device for determining the electrical resistance electrically conductive with the metallic conductive mold insert 32 connected. For this purpose, the known so-called. Four-point method is used, the four wires 41 . 42 . 43 . 44 for the measurement, namely two wires 41 . 42 for the voltage measurement 45 and two more wires 43 . 44 for the power source 46 , needed. This method has the advantage that the resistance of the supply line does not falsify the measurement. An analog input module also serves as a power source 46 as and voltmeter 45 for determining the voltage V and is connected to the electrically conductive mold insert 32 and the gold layer 40 wired.

Das Analogeingangsmodul gibt während der Messung einen bekannten Strompuls I über die Stromquelle 46 in die Schaltung; der Widerstand V wird mit dem Spannungsmesser 45 nach der ohmschen Formel R = V/I berechnet. Fällt der so ermittelte Widerstand R unter einen zuvor definierten Grenzwert, zeigt dies an, dass der elektrisch leitfähige Formeinsatz 32 mit der Goldschicht 40 elektrisch verbunden ist und somit der Prägevorgang startet. Ab dem Startzeitpunkt wird der Formeinsatz 32 für eine Zeit an die bestehenden Strukturen 211, 212, 213 angenähert. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass das Einprägen der weiteren Strukturen 211', 212', 213' tatsächlich dort erfolgt, wo sich die bestehenden Strukturen 211, 212, 213 befinden.The analog input module outputs a known current pulse I via the current source during the measurement 46 in the circuit; the resistance V is with the voltmeter 45 according to the ohmic formula R = V / I calculated. If the resistance R thus determined falls below a previously defined limit, this indicates that the electrically conductive mold insert 32 with the gold layer 40 is electrically connected and thus the embossing process starts. From the start time, the mold insert 32 for a time to the existing structures 211 . 212 . 213 approximated. In this way it is ensured that the impression of the other structures 211 ' . 212 ' . 213 ' actually takes place where the existing structures 211 . 212 . 213 are located.

In 1f) ist schematisch das Einbringen von letzten Strukturen 211'', 212'', 213'' in die zuvor eingeprägten Strukturen 211', 212', 213' des modifizierten Werkstücks 20'' gemäß Schritt e) mittels Annäherung eines metallisch leitfähigen nanostrukturierten Formeinsatzes 33 bei einer Temperatur oberhalb von Tg dargestellt. Auch hier wird während des Einprägenvorgangs die Goldschicht 40 über den Ableiter 41 und die Vierpunktmessung elektrisch leitend mit dem metallisch leitfähigen nanostrukturierten Formeinsatz 33 verbunden. Fällt auch hier der so ermittelte Wert für den Widerstand unter einen zuvor definierten Grenzwert, wird der Prägevorgang gestartet und der nanostrukturierte Formeinsatz 33 für eine Zeit an die zuvor eingeprägten Strukturen 211', 212', 213' angenähert. Auf diese Weise wird auch hier sichergestellt, dass das Einprägen der letzten Strukturen 211'', 212'', 213'' tatsächlich dort erfolgt, wo sich die zuvor eingeprägten Strukturen 211', 212', 213' befinden.In 1f) is schematically the introduction of last structures 211 ' ' 212 '' . 213 '' into the previously embossed structures 211 ' . 212 ' . 213 ' of the modified workpiece 20 '' according to step e) by approaching a metallically conductive nanostructured mold insert 33 shown at a temperature above T g . Again, during the imprinting process, the gold layer 40 over the arrester 41 and the four-point measurement electrically conductive with the metallically conductive nanostructured mold insert 33 connected. If the value for the resistance thus determined also falls below a previously defined limit value, the embossing process is started and the nanostructured mold insert 33 for a time to the previously imprinted structures 211 ' . 212 ' . 213 ' approximated. In this way, it is also ensured here that the impressions of the last structures 211 '' . 212 '' . 213 '' actually takes place where the previously embossed structures 211 ' . 212 ' . 213 ' are located.

1g) zeigt den Ziehvorgang gemäß Schritt e). Hierzu wird der Verbund 11 aus dem Substrat 10 und dem sich hierauf befindlichen zuletzt modifizierten Werkstück 20''' und zwar – im Unterschied zu Schritt d) und zu 1e) – oberhalb (!) der Glasübergangstemperatur Tg des thermoplastischen Kunststoffs aus dem nanostrukturierten Formeinsatz 33 gezogen. Dadurch gelingt es, die Oberflächen der zuvor eingeprägten Strukturen 211', 212', 213' mit Fäden 221 zu versehen. 1g) shows the drawing process according to step e). This is the composite 11 from the substrate 10 and the last modified workpiece located thereon 20 ''' namely - in contrast to step d) and to 1e) Above (!) The glass transition temperature T g of the thermoplastic from the nanostructured mold insert 33 drawn. This succeeds in the surfaces of the previously imprinted structures 211 ' . 212 ' . 213 ' with threads 221 to provide.

Schließlich zeigt 1h), wie die während Schritt b) mit einer metallisch leitfähigen Schicht 40 versehenden Strukturen 211'' im Anschluss an Schritt f), der in 1g) dargestellt ist, vom übrigen modifizierten Verbund 11'' abgetrennt wurden, so dass endlich der gewünschte Formkörper, der in diesem falle drei Hierarchieebenen aufweist, erhalten wurde.Finally shows 1h) as during step b) with a metallic conductive layer 40 providing structures 211 '' following step f) in 1g) from the rest of the modified composite 11 '' were separated, so that finally the desired shaped body, which in this case has three levels of hierarchy, was obtained.

In 2 sind schematisch die ersten Schritte eines weiteren Verfahrens zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Formkörpers dargestellt. 2a) zeigt – im Unterschied zu 1a) – wie bereits vor dem Einprägen der Strukturen 211, 212, 213 der ersten Hierarchieebene eine elektrisch isolierende Schicht 50 aus Kapton zwischen einem Teil des unmodifizierten Werkstücks 20 und dem Substrat 10 eingelegt wird. Gleichzeitig wird hier auf das unmodifizierte Werkstück 20 ein später als Ableiter 41 dienendes Drahtstück aus Gold aufgelegt.In 2 The first steps of a further method for producing a shaped article according to the invention are shown schematically. 2a ) shows - in contrast to 1a) - as before the impressions of the structures 211 . 212 . 213 the first hierarchical level an electrically insulating layer 50 Kapton between a part of the unmodified workpiece 20 and the substrate 10 is inserted. At the same time here is on the unmodified workpiece 20 a later than arrester 41 Serving wire piece of gold.

Sowohl die elektrisch isolierende Schicht 50 als auch das später als Ableiter 41 dienende Drahtstück werden dann, wie in 2b) dargestellt, zusammen mit dem unmodifizierten Werktück 20 durch den Formeinsatz 31 entsprechend in den Verbund 11 mit eingeprägt. Dadurch erspart man sich in Schritt b), das als Ableiter 41 dienende Drahtstück mit der dünnen Goldschicht 40 in Kontakt zu bringen zu müssen. Darüber hinaus verhindert die elektrisch isolierende Schicht 50, dass ein Kurzschluss zwischen dem Substrat 10, das in der Regel ebenfalls aus Metall besteht, und der Goldschicht 40 auftritt.Both the electrically insulating layer 50 as well as the later as arrester 41 serving wire piece are then, as in 2 B ), together with the unmodified piece of work 20 through the mold insert 31 accordingly in the composite 11 imprinted with. This saves you in step b), as a trap 41 Serving wire piece with the thin gold layer 40 to have to contact. In addition, the electrically insulating layer prevents 50 that a short circuit between the substrate 10 , which is usually also made of metal, and the gold layer 40 occurs.

3 zeigt den Widerstand (durchgezogene Linie) und die Position (gestrichelte Linie) während des Antastens eines mit einer Goldschicht versehenen Pins, der mit einer flachen Stahlplatte angetastet wurde. Während mit der Prägeanlage kein Kraftanstieg beobachtet werden konnte, fiel das Widerstandssignal hingegen beim Kontakt zwischen dem elektrisch leitenden Formeinsatz und der Goldschicht stark ab, da nun durch den Kontakt ein Strom fließt. 3 shows the resistance (solid line) and the position (dashed line) during the probing of a gold-plated pin which has been touched with a flat steel plate. While no increase in force could be observed with the embossing plant, the resistance signal fell sharply during contact between the electrically conductive insert and the gold layer, since now flows through the contact, a current.

4 zeigt sechs, jeweils mit einer Goldschicht versehene Pins unterschiedlicher Höhe, die mit einer flachen Stahlplatte angetastet wurden. Im Widerstandssignal (durchgezogene Linie) ist jeder einzelne Kontakt ersichtlich. Die gestrichelte Linie zeigt die jeweilige Position der Stahlplatte. Bei weiteren Versuchen konnten Antastgenauigkeiten von bis zu 50 nm ermittelt werden. 4 shows six, each with a gold layer provided pins of different height, which were touched with a flat steel plate. The resistance signal (solid line) shows every single contact. The dashed line shows the respective position of the steel plate. In further experiments probing accuracies of up to 50 nm could be determined.

Die 3 und 4 belegen die oben genannte Tatsache, dass ohne das hochpräzise Antasten von Mikro- und Nanostrukturen während des Replikationsprozesses hierarchische Mikro- und Nanostrukturen schlichtweg nicht reproduzierbar herstellbar sind.The 3 and 4 prove the above-mentioned fact that without the high-precision probing of micro- and nanostructures during the replication process hierarchical micro- and nanostructures are simply not reproducible to produce.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010
Substratsubstratum
11, 11', 11''11, 11 ', 11' '
Verbundcomposite
20, 20', 20'', 20'''20, 20 ', 20' ', 20' ''
Werkstückworkpiece
211, 212, 213 usw.211, 212, 213 etc.
Strukturen auf dem WerkstückStructures on the workpiece
221221
Fädenthreads
31, 3231, 32
(mikrostrukturierte) Formeinsätze(microstructured) mold inserts
311, 312, 313, 321 usw.311, 312, 313, 321 etc.
Kavitäten in den FormeinsatzenCavities in the mold inserts
3333
nanostrukturierter Formeinsatznanostructured mold insert
4040
metallisch leitfähige Schicht (Goldschicht)metallic conductive layer (gold layer)
41, 4241, 42
Ableiter; Leitungsdrähte für die Spannungsmessungarrester; Conductor wires for voltage measurement
43, 4443, 44
Leitungsdrähte für die StromquelleWires for the power source
4545
Einrichtung zur SpannungsmessungDevice for voltage measurement
4646
Stromquellepower source
5050
isolierende Schicht (Kapton)insulating layer (Kapton)

Claims (10)

Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers mit den Schritten a) Bereitstellen eines Verbunds (11) aus einem Substrat (10) und einem hierauf aufgebrachten Werkstück (20') aus einem thermoplastischen Kunststoff, das Strukturen (211, 212, 213) aufweist, die eine Höhe über das Werkstück (20') herausragen, b) Beschichten mindestens einer der Strukturen (211) des Werkstücks (20') mit einer metallisch leitfähigen Schicht (40), wobei die Schicht (40) mit einem metallisch leitfähigen Ableiter (41) verbunden ist, c) Einprägen von weiteren Strukturen in die bestehenden Strukturen (211, 212, 213) des Werkstücks (20') mittels Annäherung eines metallisch leitfähigen Formeinsatzes (32), der Kavitäten (321, 322, 323) aufweist, deren mittlere Durchmesser höchstens der halben mittleren Breite der bestehenden Strukturen (211, 212, 213) entsprechen, bei einer Temperatur oberhalb der Glasübergangstemperatur Tg des thermoplastischen Kunststoffs an das Werkstück, wobei der Ableiter (41) über eine Einrichtung (45) zur Bestimmung des elektrischen Widerstands elektrisch leitend mit dem Formeinsatz (32) verbunden wird und der Formeinsatz (32) an die bestehenden Strukturen (211, 212, 213) angenähert wird, nachdem der elektrische Widerstand unter einen Grenzwert abgefallen ist, wenn der Formeinsatz (32) die metallisch leitfähige Schicht (40) berührt hat, d) Abkühlen des Formeinsatzes (32) unterhalb von Tg und anschließendes Entformen des Verbunds (11) aus dem Substrat (10) und dem sich hierauf befindlichen modifizierten Werkstück (20'') aus dem Formeinsatz (32).Process for producing a shaped article comprising the steps of a) providing a composite ( 11 ) from a substrate ( 10 ) and a workpiece applied thereto ( 20 ' ) of a thermoplastic material containing structures ( 211 . 212 . 213 ) having a height above the workpiece ( 20 ' b) coating at least one of the structures ( 211 ) of the workpiece ( 20 ' ) with a metallic conductive layer ( 40 ), the layer ( 40 ) with a metallic conductive arrester ( 41 c) Imprinting further structures into the existing structures ( 211 . 212 . 213 ) of the workpiece ( 20 ' ) by approach of a metallic conductive mold insert ( 32 ), the cavities ( 321 . 322 . 323 ) whose average diameter is at most half the average width of the existing structures ( 211 . 212 . 213 ), at a temperature above the glass transition temperature T g of the thermoplastic material to the workpiece, wherein the arrester ( 41 ) on a facility ( 45 ) for determining the electrical resistance electrically conductive with the mold insert ( 32 ) and the mold insert ( 32 ) to the existing structures ( 211 . 212 . 213 ) is approached after the electrical resistance has dropped below a threshold value when the mold insert ( 32 ) the metallically conductive layer ( 40 ), d) cooling the mold insert ( 32 ) below T g and subsequent demolding of the composite ( 11 ) from the substrate ( 10 ) and the modified workpiece located thereon ( 20 '' ) from the mold insert ( 32 ). Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Verbund (11) hergestellt wird durch Einprägen der Strukturen (211, 212, 213) in ein unmodifiziertes Werkstück (20) mittels Annäherung eines ersten Formeinsatzes (31), der Kavitäten (311, 312, 313) aufweist, deren Durchmesser der Breite der Strukturen (211, 212, 213) entsprechen, bei einer Temperatur oberhalb von Tg an das unmodifizierte Werkstück (20), anschließendem Abkühlen des ersten Formeinsatzes (31) unterhalb von Tg und abschließendem Entformen des Verbunds (11) aus dem ersten Formeinsatz (31).The method of claim 1, wherein the composite ( 11 ) is produced by impressing the structures ( 211 . 212 . 213 ) in an unmodified workpiece ( 20 ) by approximation of a first mold insert ( 31 ), the cavities ( 311 . 312 . 313 ) whose diameter corresponds to the width of the structures ( 211 . 212 . 213 ) at a temperature above T g to the unmodified workpiece ( 20 ), followed by cooling of the first mold insert ( 31 ) below T g and final demolding of the composite ( 11 ) from the first mold insert ( 31 ). Verfahren nach Anspruch 2, wobei vor dem Einprägen der Strukturen (211, 212, 213) zumindest teilweise eine elektrisch isolierende Schicht (50) zwischen dem unmodifizierten Werkstück (20) und dem Substrat (10) eingelegt wird und/oder auf das unmodifizierte Werkstück (20) der Ableiter (41) aufgelegt wird.Method according to claim 2, wherein prior to impressing the structures ( 211 . 212 . 213 ) at least partially an electrically insulating layer ( 50 ) between the unmodified workpiece ( 20 ) and the substrate ( 10 ) and / or on the unmodified workpiece ( 20 ) of arresters ( 41 ) is launched. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Schritte c) und d) in dieser Reihenfolge mindestens zweimal hintereinander mit der Maßgabe durchgeführt werden, dass die jeweils zuletzt eingeprägten Strukturen als die bestehenden Strukturen gelten, in die die weiteren Strukturen, deren mittlere Breite höchstens der halben mittleren Breite der bestehenden Strukturen entsprechen, eingeprägt werden.Method according to one of claims 1 to 3, wherein the steps c) and d) are carried out in this order at least twice in succession with the proviso that the last embossed structures apply as the existing structures, in which the other structures whose mean width be imprinted at most half the mean width of the existing structures. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei im Anschluss an Schritt d) die folgenden Schritte durchgeführt werden: e) Einbringen von letzten Strukturen (211'', 212'', 213'') in die zuvor eingeprägten Strukturen (211', 212', 213') des modifizierten Werkstücks (20'') mittels Annäherung eines metallisch leitfähigen nanostrukturierten Formeinsatzes (33) bei einer Temperatur oberhalb von Tg, wobei der Ableiter (41) über die Einrichtung (45) zur Bestimmung des elektrischen Widerstands elektrisch leitend mit dem nanostrukturierten Formeinsatz (33) verbunden wird und der nanostrukturierte Formeinsatz (33) an die bestehenden Strukturen (211', 212', 213') angenähert wird, nachdem der elektrische Widerstand unter einen Grenzwert abgefallen ist, wenn der Formeinsatz (32) die metallisch leitfähige Schicht (40) berührt hat, f) Ziehen des Verbunds (11) aus dem Substrat (10) und dem sich hierauf befindlichen zuletzt modifizierten Werkstück (20''') oberhalb von Tg aus dem nanostrukturierten Formeinsatz (33), wodurch die Oberflächen der zuvor eingeprägten Strukturen (211', 212', 213') nunmehr Fäden (221) aufweisen.Method according to one of Claims 1 to 4, the following steps being carried out following step d): e) introduction of last structures ( 211 '' . 212 '' . 213 '' ) into the previously imprinted structures ( 211 ' . 212 ' . 213 ' ) of the modified workpiece ( 20 '' ) by approaching a metallically conductive nanostructured mold insert ( 33 ) at a temperature above T g , the arrester ( 41 ) on the institution ( 45 ) for determining the electrical resistance in an electrically conductive manner with the nanostructured mold insert ( 33 ) and the nanostructured mold insert ( 33 ) to the existing structures ( 211 ' . 212 ' . 213 ' ) is approached after the electrical resistance has dropped below a threshold value when the mold insert ( 32 ) the metallically conductive layer ( 40 f) pulling the composite ( 11 ) from the substrate ( 10 ) and the last modified workpiece ( 20 ''' ) Above T g of the nano-structured mold insert ( 33 ), whereby the surfaces of the previously imprinted structures ( 211 ' . 212 ' . 213 ' ) now threads ( 221 ) exhibit. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, wobei die mindestens eine der Strukturen (211) des Werkstücks (20') vor der Durchführung eines weiteren Schritts erneut mit einer metallisch leitfähigen Schicht (40) versehen wird.Method according to claim 4 or 5, wherein the at least one of the structures ( 211 ) of the workpiece ( 20 ' ) before carrying out another step again with a metallic conductive layer ( 40 ). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei während Schritt b) mindestens drei Strukturen, die sich an unterschiedlichen Stellen des Werkstücks befinden, jeweils mit einer metallisch leitfähigen Schicht (40) versehen werden.Method according to one of claims 1 to 6, wherein during step b) at least three structures, which are located at different locations of the workpiece, each with a metallically conductive layer ( 40 ). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die während Schritt b) mit einer metallisch leitfähigen Schicht (40) versehenen Strukturen (211) im Anschluss an Schritt d) oder im Anschluss an Schritt f) vom übrigen modifizierten Verbund (11'') abgetrennt werden.Method according to one of claims 1 to 7, wherein the during step b) with a metallically conductive layer ( 40 ) structures ( 211 ) following step d) or subsequent to step f) from the rest of the modified composite ( 11 '' ) are separated. Vorrichtung eingerichtet zur Herstellung eines Formkörpers gemäß dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, umfassend eine Anlage mit einem Formeinsatz (31, 32, 33) zum Heißprägen und zur Aufnahme eines Verbunds (11) aus einem Substrat (10) und einem sich hierauf befindlichen verformbaren Werkstück (20, 20', 20'') auf einer Seite, und des Formeinsatzes (31, 32, 33) auf der hierzu gegenüberliegenden Seite, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung (45) zur Bestimmung des elektrischen Widerstands vorgesehen ist, die zum einen elektrisch leitend mit dem Formeinsatz (31, 32, 33) verbunden ist und die zum anderen Mittel zur Aufnahme einer elektrisch leitenden Verbindung mit einem elektrisch leitfähigen Ableiter (41) aufweist, der eine Verbindung zu elektrisch leitfähigen Bereichen auf dem verformbaren Werkstück (20, 20', 20'') herstellt.Device for producing a shaped article according to the method according to one of claims 1 to 8, comprising a system with a mold insert ( 31 . 32 . 33 ) for hot stamping and for receiving a composite ( 11 ) from a substrate ( 10 ) and a deformable workpiece located thereon ( 20 . 20 ' . 20 '' ) on one side, and the mold insert ( 31 . 32 . 33 ) on the opposite side, characterized in that a device ( 45 ) is provided for determining the electrical resistance, on the one hand electrically conductive with the mold insert ( 31 . 32 . 33 ) and the other means for receiving an electrically conductive connection with an electrically conductive arrester ( 41 ), which connects to electrically conductive areas on the deformable workpiece ( 20 . 20 ' . 20 '' ). Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass weiterhin Mittel zur zeitlichen Steuerung des Heißprägevorgangs unter Einbeziehung eines Grenzwerts für den elektrischen Widerstand vorgesehen sind.Apparatus according to claim 9, characterized in that there are further provided means for timing the hot stamping process, including a limit value for the electrical resistance.
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DE102008053619A1 (en) * 2008-10-29 2010-05-20 Karlsruher Institut für Technologie Shaped body, process for its preparation and its use

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