Am 30. November 2021 traf sich das 2018 vom FED initiierte ZIM-Netzwerk 3D-Elektronik zum siebten Mal. Nach nun drei Jahren geförderte Laufzeit beschlossen die Mitglieder aufgrund des Erfolges, ihr Unternehmen und Forschung übergreifendes Technologie-Netzwerk jetzt offen weiterzuführen.
Starke Innovationsprojekte vorgestellt
Die ursprünglich an der Ruhr Uni Bochum geplante Präsenzveranstaltung wurde kurzfristig digital durchgeführt. Die Mitglieder präsentierten die Ergebnisse der aus dem Netzwerk heraus initiierten FuE-Projekte. Die mit öffentlichen Mitteln unterstützen ZIM-Projekte (ZIM, Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand) verfolgen das Ziel, elektronische Baugruppen komplexer, hochintegrierter, kosten- und energieeffizienter sowie zugleich platzsparender umzusetzen. Beispielsweise entwickelt die Firma metak innerhalb des ZIM-Projekts „BauteilBett“ ein neues Verfahren zur Fertigung von elektronischen Freiformbauteilen. Damit können elektronische Komponenten erstmalig gezielt in Spritzgussteile integriert werden.
Die van Rickelen GmbH sowie das Fraunhofer IMS entwickelten im gemeinsamen FuE-Vorhaben „noKat“ einen neuen optischen Näherungssensor, der in der Lage ist, Menschen mit Hilfe künstlicher Intelligenz zu erkennen. So kann die aktuell sehr hohe Anzahl unerwünschter Erkennungen mit klassischen Näherungssensoren, etwa durch Tiere oder Wind, deutlich reduziert werden. Da es sich zudem um ein Microcontroller-basiertes Embedded-System handelt, werden die Daten lokal verarbeitet und gelangen nicht nach außen. Das Projekt wurde bereits erfolgreich abgeschlossen. Zudem ist ein Folgeprojekt in Planung.
Ein weiteres technisch spannendes Projekt ist der IoT-Sensorbaukasten SensorNode mit Energy Harvesting über Bewegungsenergie (Vibration), den GED entwickelt hat:
GED-SensorNode – modulares 3D-Elektronik-Sensorsystem
- Mikrocontroller-Modul: 32 bit ARM-Cortex M4, für sensor data preprocessing und sensor control,
Bluetooth Funk BLE 5, 50-pin Sensor Bus, Plug&Play - Kraftmess-Modul, 24 bit
- Motion-Modul
- Datalogger-Modul
- Power-Modul für Akku und Energy-Harvesting
- Modul-Baugröße ca. 15 x 18 x 14 mm
Fünf Partner starten neues gefördertes AVT-Projekt
Das Netzwerk konnte zum Abschluss der Förderphase noch einen positiven Entscheid zu einem größeren Projektantrag mit einem Fördervolumen von 1,8 Mio. Euro verbuchen. Über das Programm „KMU-innovativ“ des BMBF startet ein Konsortium aus fünf Partnern (NanoWired GmbH, Becker & Müller Schaltungsdruck GmbH, GED mbH, Huber Automotive GmbH, TU Dresden) eine Entwicklungskooperation zur industriellen Umsetzung einer neuen AVT auf Basis des patentierten Verfahrens „KlettWelding“ von NanoWired. An zwei Demonstratorprojekten sollen optimierte Verbindungslösungen für hohe Signalübertragungsraten bis 20 GHz und hohe Leistungen bis 20 kW auf Basis der neuen Aufbau- und Verbindungstechnik Klettwelding entwickelt werden. Technologische Highlights, wie z. B. die direkte Montage von Leistungstransistoren auf einen 3D-gedruckten Flüssigkeitskühlkörper, sollen zur erheblichen Miniaturisierung und Leistungssteigerung beitragen. Die erforderlichen Zuverlässigkeitsuntersuchungen werden vom Projektpartner am AVT-Institut der TU Dresden durchgeführt.
Digitaler Rundgang
Beim digitalen Netzwerktreffen unternahmen die Teilnehmer einen virtuellen Rundgang durch die Lern- und Forschungsfabrik des Lehrstuhls für Produktionssysteme (LPS) an der Ruhr Uni Bochum. Diese Einrichtung bildet ein produzierendes KMU mit verschiedenen digitalisierten mechanischen Bearbeitungsmaschinen und einer digitalisierten Handmontagelinie ab. Die Schwerpunkte des LPS liegen auf Teilautomatisierungen und Mensch-Roboter-Kollaborationen. Damit ist der Lehrstuhl ein wichtiger Partner im Konsortium, weil auch in der Fertigung und Montage von 3D-Elektronik neuartige Fertigungs- und Montageprozesse benötigt werden. Im Kontext von Industrie 4.0 werden am LPS neue digitale Fertigungs- und Montageprozesse entwickelt.
Den Impulsvortrag hielt Dr. Bob Wittig, Abteilung Werkstoffentwicklung Metall & Korrosionsschutz UA Elektrik/Elektronik bei Volkswagen. Der Experte skizzierte mögliche Anwendungsfelder der 3D-Elektronik in Kraftfahrzeugen mit charakteristisch sehr hohen Anforderungen an die Langzeitzuverlässigkeit. Entsprechend umfangreich und langwierig sind die Tests, bevor eine neue Technologie akzeptiert und etabliert wird. Künftige Anwendungsgebiete für höher integrierte Komponenten und funktionale Integration sind im Innen- und Außenraum von Fahrzeugen, die in der Runde diskutiert wurden.
Netzwerk öffnet sich für neue Mitglieder
Das Netzwerk 3D-Elektronik soll auch künftig weiter unter der Leitung der Technologieberatung Jöckel Innovation Consulting geführt werden. Aktuell beteiligen sich 15 Unternehmen und Forschungseinrichtungen mit unterschiedlichen Kompetenzbereichen am Netzwerk: Embedded-Leiterplatte, Flexsubstrate, Kunststoff, Keramik, AVT und Mikrosystemtechnik. Im Netzwerk können auf kurzem Weg Informationen ausgetauscht und Partner für gemeinsame Forschungsprojekte zusammenfinden. Zur Fortführung des Netzwerkes ist jährlich ein Innovationstag geplant. Die Mitglieder erhalten im Netzwerk verschiedene Services wie Tech-Talks, Entwicklung gemeinsamer Demonstratoren, Informationen zu Förderprojekten, Beratung für Fördermittel sowie die weitere Pflege der Webseite www.3D-Elektronik.net. Interessierte Unternehmen wenden sich bitte an Ann-Cathrin Hubschneider (E-Mail: a.hubschneider@joein.de) von Jöckel Innovation Consulting und an Hanno Platz (E-Mail: h.platz@ged.pcb-mcm.de) von GED mbH, Leiter des FED-Arbeitskreises 3D-Elektronik, der technische Fragen beantwortet.
