3D-Elektronik auf dem Weg zur Herstellung von Rolle zu Rolle

Auf der LOPEC, Messe für gedruckte Elektronik in München, zeigt das Fraunhofer-Institut für Verfahrenstechnik und Verpackung IVV vom 25.-26. März 2020 wie sich die Herstellung von 3D-Elektronik im Rolle-zu-Rolle-Prinzip realisieren lässt. Möglich macht dies ein neuer Thermoform-Prozess. Mit ihm gelingen höhere Umformgrade durch Temperaturprofilierung. Entwickelt wurde er im Institutsteil Verarbeitungstechnik in Dresden.

Das für hohe Stückzahlen geeig­nete Thermoformen wird dabei zur präzisen Steuerung des Umformprozesses mit innovativen Technologien zur Temperatursteuerung kombiniert. Bisher erforderte das Herstellen von Elektronikbaugruppen aus Struktur- und Funktionskomponenten die Fertigung, Montage und Verdrahtung. Daraus resultiert ein hoher zeitlicher und monetärer Aufwand. Bei der im Rahmen eines Verbundprojektes entwickelten Umformtechnologie wird ein Substrat zunächst im planaren Zustand mit etablierten Technologien der Bedruckung und Bestückung gefertigt.

Erst im letzten Verarbeitungsschritt wird die 3D-Geometrie durch Umformen erzeugt. Interaktive (Bedien-)Oberflächen können so kostengünstig hergestellt werden. Davon profitieren Anwendungsfelder wie Robotik, Home, Medizintechnik, Automobil und Luftfahrt. Die in diesen Bereichen hohen Anforderungen an Ergonomie, Design und Funktionalität werden damit optimal erfüllt. Zudem bietet das neue Verfahren eine höhere Flexibilität und Gestaltungsfreiheit.

Das Fraunhofer IVV entwickelt Heiz- und Formtechnologien, um neuartige Produkte durch innovative Formprozesse und -technologien realisieren zu können. In der Produktentwicklung mit 3D-Elektronikbauteilen unterstützt ein Expertenteam im Institutsteil Verarbeitungstechnik sowohl beim Design als auch bei der Materialauswahl und Prozessgestaltung. Mit einer eigens dafür entwickelten Charakterisierungsmethode lassen sich prozess- und industrienahe Belastungsgrenzen bestimmen.

Darüber hinaus ermöglicht ein Thermoformversuchsstand die flexible Produktherstellung. Dafür stehen verschiedene Verfahren und Technologien zum Umformen zur Verfügung. Mit Hilfe experimenteller und numerischer Simulation können Herstellungsprozess und Produktgeometrie nachgebildet und optimiert werden. Mit dem Thermoform-Versuchsstand ist das Fraunhofer IVV in Dresden in der Lage, unterschiedliche Materialien mit aufgebrachter Elektronik für Unternehmen im Testlauf zu formen.

Lopec 2020: Halle B0, Stand 411

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