3D-Druck von metallischen Antennen für 0,5 THz bis 6 THz (3D-@-6T)

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Dr. Katja Höflich; Professor Dr.-Ing. Christian Waldschmidt
• Fachliche Zuordnung: Kommunikationstechnik und -netze, Hochfrequenztechnik und photonische Systeme, Signalverarbeitung und maschinelles Lernen für die Informationstechnik
• Förderung: Förderung seit 2026
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 576297090

Das Projekt 3D-@-6T fokussiert auf ein neuartiges 3D-Druckverfahren auf Basis der lokalisierten elektrochemischen Metallabscheidung für die Herstellung von THz-Antennen. Die 3D-Druck-Technologie ermöglicht die Abscheidung reinen Kupfers mit Mikrometer-Präzision, womit erstmals der Frequenzbereich bis 6 THz für die direkte Chip-Integration bzw. -Anbindung von Antennen erschlossen werden kann. Damit betritt das 3D-@-6T-Projekt wissenschaftliches Neuland und adressiert entscheidende Forschungsthemen im Bereich der Hochfrequenz-Technologie: i) Verluste: Die Integration der Antennen kann direkt angebunden an das Backend des Chips erfolgen, wodurch Transmissionsverluste zwischen Signalerzeugung und Antenne minimiert werden. ii) Bauteilgröße: Gleichzeitig sind vertikale 3D-Antennen-Designs möglich, die nur einen Bruchteil der Chip-Fläche im Vergleich zu planaren Designs benötigen, was einen entscheidenden Beitrag zur Miniaturisierung leistet. iii) Funktionalität: Der enorm vergrößerte Parameterraum für 3D-Designs ermöglicht die Realisierung von sehr breitbandigen Antennen mit hervorragenden Abstrahleigenschaften. Die Antennen werden mit Hilfe von EM (elektromagnetische)-Vollwellensimulatoren entworfen und modelliert. Die 3D-Druck-Technologie wird hinsichtlich der Materialbasis und Design-Grundlagen für hocheffiziente Antennen erforscht. Dabei werden zwei neuartige Verfahren für die Aufbau- und Verbindungstechnik realisiert. Der hochpräzise Pick-und-Place-Transfer von gedruckten Antennen in einem Zweistrahlinstrument erlaubt eine schnellen Testung von neuen Designentwürfen in einem Rapid-Prototyping-Ansatz. Der entscheidende Technologiesprung ist jedoch die lokalisierte elektrochemische Abscheidung von 3D-Antennen mit Mikrometer-Genauigkeit direkt auf den vorprozessierten Chips und ohne weitere Prozessierungsschritte wie Sintern oder Metallisieren. Um diese ambitionierten Projektziele zu erreichen, kombiniert das 3D-@-6T-Projekt die spezialisierte Expertise und Forschungsausrüstung zweier Projektleiter in einem interdisziplinären Ansatz. Prof. Christian Waldschmidt bringt seine Erfahrung ein im Design von integrierten Antennen bei mehreren 100 GHz, in der Erforschung von Aufbau- und Verbindungstechnik-Konzepten (AVT) bis 500 GHz sowie in der Antennenmesstechnik bis in den THz-Bereich. Dr. Katja Höflich forscht zum Design und der Herstellung von komplexen 3D-Strukturen und optischen Antennen für Anwendungen in der photonischen Quantentechnologie. Sie bringt ihre Erfahrung zu innovativen Nano- und Mikrostrukturierungstechniken sowie zu materialwissenschaftlichen Charaktisierungstechniken ein. Dank dieses komplementären Know-hows kann das 3D-@-6T-Projekt ein neues Forschungsfeld hinsichtlich der Herstellung und Integration hocheffizienter Antennen in der Aufbau- und Verbindungstechnik im Bereich bis zu mehreren THz eröffnen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen