Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Elektronik aus einem Guss

23.02.2018

Wissenschaftler der Professur Kunststoffe vereinen Kunststoff- mit Elektronikbauteilen – Prototypen auf der Fachmesse „embedded world“ vom 27.2.-1.3.2018 in Nürnberg

1965 traf Gordon Moore eine Voraussage, wonach sich die Anzahl an Transistoren auf Prozessorchips durch deren Verkleinerung alle zwei Jahre verdoppeln wird. Diese Faustregel hatte im Bereich der Mikroelektronik über 50 Jahre lang Bestand und steht exemplarisch für den branchenübergreifenden Trend zur Miniaturisierung technischer Bauteile. Denn ohne fortlaufende Miniaturisierung wären nicht nur elektronische Bauteile, sondern auch andere Gebrauchsgegenstände wie Fahrzeuge in ihrer heutigen Form nicht vorstellbar.


Funktionalisierung von Kunststoffbauteilen: Aneta Cmarová, Professur Kunststoffe der TU Chemnitz, präsentiert einen mittels Spritzgusstechnik hergestellten MID-Demonstrator

Foto: F.D. Nuwayhid

Ein weiterer Schritt Richtung effektiverer und gleichzeitig ressourcenschonender Miniaturisierung ist die Vereinigung von Elektronik-Komponenten und Kunststoffbauteilen. Daran forscht aktuell die Professur Kunststoffe der Technischen Universität Chemnitz.

Bisher werden elektronische Bauteile wie Schaltungsträger und Kunststoffbauteile separat voneinander gefertigt und in weiteren Schritten miteinander verbunden. Dies ist jedoch nicht nur zeitaufwendig, sondern läuft auch der für effektivere Bauteile notwendigen Miniaturisierung zuwider.

Als Alternative existieren sogenannte MID-Bauteile (Molded Interconnect Devices, spritzgegossene Schaltungsträger), bei denen auf dem bereits gefertigten Kunststoffbauteil nachträglich elektrische Leiterbahnen aufgebracht werden. Das bisherige Herstellungsverfahren ist in seinem derzeitigen Ablauf jedoch äußerst teuer, denn neben zahlreichen zeitintensiven Teilschritten ist für eine derartige MID-Produktion ein großer energetischer und chemischer Aufwand notwendig. Trotz des großen technischen Potentials werden MID-Bauteile deshalb heute kaum eingesetzt.

Vom Spritzguss direkt auf die Bauteiloberfläche

Der Ansatz der Chemnitzer Kunststofftechniker besteht darin, die elektrischen Schaltungen direkt während der Kunststoffverarbeitung auf das Bauteil zu implementieren. Hierfür wird das Prinzip der gedruckten Elektronik mit dem Kunststoffverarbeitungsverfahren des Spritzgießens kombiniert. Die Besonderheit besteht darin, dass die Leiterbahnen zunächst auf die Werkzeugwand der Spritzgussmaschine appliziert und von dieser während der Kunststoffverarbeitung auf die Bauteiloberfläche übertragen werden.

Mit der Herstellung des Kunststoffbauteils ist die elektrische Schaltung bereits einsatzbereit – ohne weiteren energetischen oder chemischen Aufwand betreiben zu müssen. Bei ihrer derzeitigen Entwicklung kann die Professur Kunststoffe hierbei auf vorangegangene Entwicklungsarbeiten zurückgreifen.

Denn vor der Applizierung elektrischer Leiterbahnen stand insbesondere auch das farbliche Bedrucken (sogenanntes „Dekorieren“) von Bauteilen im Fokus der Wissenschaftler. Anstatt elektrisch leitfähiger Substanzen kamen hierfür in der Vergangenheit Dekorationsfarben zum Einsatz. Hintergrund des neuen Verfahrens ist daher unter anderem, eine höhere Wirtschaftlichkeit bei der Fertigung zu erreichen.

Präsentiert wird das neuartige Verfahren zur Herstellung von MID-Bauteilen vom 27. Februar bis 1. März 2018 auf der Nürnberger Fachmesse Embedded World auf dem Gemeinschaftsstand „Forschung für die Zukunft“ (Halle 4, Stand 665). Mit im Gepäck haben die Forschenden unter anderem erste Demonstrator-Bauteile, welche das Prinzip der Kunststoffe mit integrierten Leiterbahnen verdeutlichen sollen.

Hintergrund: Einsatz von Miniaturisierung

Insbesondere in der Fahrzeugtechnik werden immer mehr Funktionen wie Sicherheits- oder Assistenzsysteme integriert. Der dafür im Fahrzeug zur Verfügung stehende Bauraum ist jedoch begrenzt. Um dennoch weiterhin leistungsfähigere und neue Funktionalitäten implementieren zu können, muss der vorhandene Platz effizienter genutzt werden. Neben der Miniaturisierung technischer Bauteile kommt deren Funktionalisierung daher eine bedeutende Rolle zu. Bei dieser werden Funktionen, welche sonst mehrere Teile erfüllen, von einem einzigen Bauteil übernommen. Im besten Fall in miniaturisierter Form.

Weitere Informationen erteilt Prof. Dr. Michael Gehde, Telefon 0371 531 23130, E-Mail kunststoffe@mb.tu-chemnitz.de

(Autoren: Dario Heidrich/Matthias Fejes)

Matthias Fejes | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Messenachrichten:

nachricht HAWK-Ingenieurinnen und -Ingenieure entwickeln die leichteste 9to-LKW-Achse ihrer Art
17.08.2018 | HAWK Hochschule für angewandte Wissenschaft und Kunst, Fachhochschule Hildesheim/Holzminden/Göttingen

nachricht Neue Schaltschrank-Plattform für die Automobilindustrie
16.08.2018 | Rittal GmbH & Co. KG

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Messenachrichten >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Farbeffekte durch transparente Nanostrukturen aus dem 3D-Drucker

Neues Design-Tool erstellt automatisch 3D-Druckvorlagen für Nanostrukturen zur Erzeugung benutzerdefinierter Farben | Wissenschaftler präsentieren ihre Ergebnisse diese Woche auf der angesehenen SIGGRAPH-Konferenz

Die meisten Objekte im Alltag sind mit Hilfe von Pigmenten gefärbt, doch dies hat einige Nachteile: Die Farben können verblassen, künstliche Pigmente sind oft...

Im Focus: Color effects from transparent 3D-printed nanostructures

New design tool automatically creates nanostructure 3D-print templates for user-given colors
Scientists present work at prestigious SIGGRAPH conference

Most of the objects we see are colored by pigments, but using pigments has disadvantages: such colors can fade, industrial pigments are often toxic, and...

Im Focus: Eisen und Titan in der Atmosphäre eines Exoplaneten entdeckt

Forschende der Universitäten Bern und Genf haben erstmals in der Atmosphäre eines Exoplaneten Eisen und Titan nachgewiesen. Die Existenz dieser Elemente in Gasform wurde von einem Team um den Berner Astronomen Kevin Heng theoretisch vorausgesagt und konnte nun von Genfern Astronominnen und Astronomen bestätigt werden.

Planeten in anderen Sonnensystemen, sogenannte Exoplaneten, können sehr nah um ihren Stern kreisen. Wenn dieser Stern viel heisser ist als unsere Sonne, dann...

Im Focus: Magnetische Antiteilchen eröffnen neue Horizonte für die Informationstechnologie

Computersimulationen zeigen neues Verhalten von Antiskyrmionen bei zunehmenden elektrischen Strömen

Skyrmionen sind magnetische Nanopartikel, die als vielversprechende Kandidaten für neue Technologien zur Datenspeicherung und Informationsverarbeitung gelten....

Im Focus: Unraveling the nature of 'whistlers' from space in the lab

A new study sheds light on how ultralow frequency radio waves and plasmas interact

Scientists at the University of California, Los Angeles present new research on a curious cosmic phenomenon known as "whistlers" -- very low frequency packets...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

LaserForum 2018 thematisiert die 3D-Fertigung von Komponenten

17.08.2018 | Veranstaltungen

Aktuelles aus der Magnetischen Resonanzspektroskopie

16.08.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Oktober 2018

16.08.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Bionik im Leichtbau

17.08.2018 | Verfahrenstechnologie

Klimafolgenforschung in Hannover: Kleine Pflanzen gegen große Wellen

17.08.2018 | Biowissenschaften Chemie

HAWK-Ingenieurinnen und -Ingenieure entwickeln die leichteste 9to-LKW-Achse ihrer Art

17.08.2018 | Messenachrichten

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics