Schaltung Elektronische Schaltungen direkt auf das Bauteil drucken

Das Fraunhofer IEM stellt auf der FMB die neue Technologie MID vor, mit der aus Platinen verzichtet werden kann, weil elektronische Schaltungen direkt auf dreidimensionale Kunststoffbauteile gedruckt werden.

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Ob Smartphone oder Auto – in technischen Systeme stecken viele Funktionen auf möglichst kleinem Bauraum. Dazu werden in der Regel Platinen benötigt, die viel Platz wegnehmen. Das Fraunhofer IEM hat auf der FMB eine neue Technologie vor, mit der elektronische Schaltungen direkt auf dreidimensionale Kunststoffbauteile platziert werden können – das Molded Interconnect Device (MID).

3D-gedruckte Bauteile mit Schaltungen

Die Technologie MID ermöglicht eine direkte Integration von Leiterbahnen auf beliebig geformte Bauteile. Durch den Verzicht auf herkömmliche Platinen erlangen Entwickler und Designer eine hohe Gestaltungsfreiheit und profitieren von geringerem Materialbedarf und leichteren Systemen. Bauteile können vorab per 3D-Druck flexibel und in kleiner Stückzahl gefertigt werden.

Dr.-Ing. Christoph Jürgenhake, Gruppenleiter am Fraunhofer IEM, erklärt: „Mit der Technologie MID können wir technische Systeme ganz neu denken. Im Wettlauf um die innovativsten Produkte mit gleichzeitig bestem Design ist sie ein wichtiger Baustein.“

Auf der FMB-Messe können sich Besucher über verschiedene MID-Herstellungsmethoden für Kleinst- bis Großserienfertigung informieren. Wir haben ein paar Eindrücke gesammelt:

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Bei der Laserdirektstrukturierung (LDS) entsteht durch Laser-Behandlung und Metallisierung aus einem Kunststoff-Bauteil ein Schaltungsträger. Sie stellen in Anwendungsbeispielen vor, wie MID heute schon in der Praxis genutzt wird. Enormes Potenzial für die Nachrüstung älterer technischer Systeme bietet etwa die nachträgliche Ausstattung mechanischer Bauteile mit Sensoren. In Kombination mit 3D-Druck ist schnelles flexibles Prototyping von Produkten möglich.

MID-Prototypen im Testlabor

Das Fraunhofer IEM betreibt am Standort Paderborn ein vollausgestattetes Labor für die Konzeption, Entwicklung und Qualifizierung von MID-Prototypen in Kombination mit 3D-Druck. Thomas Mager, Wissenschaftler am Fraunhofer IEM, sagt: „Wir legen Wert darauf, die Technologie MID in den übergeordneten Entwicklungsprozess einzuordnen. Dafür arbeiten wir mit Methoden des Systems Engineering, die uns einen ganzheitlichen Blick auf das jeweilige Projekt ermöglichen.“ Unternehmen haben die Möglichkeit, ihre Ideen und Produktkonzepte mit methodischer Unterstützung der Forscher umzusetzen – von der Designphase über funktionale Prototypen bis hin zur Kleinstserie.

Im Video sieht man die Metallisierung von MID-Bauteilen. Hier werden nacheinander Kupfer, Nickel und Gold chemisch auf die Leiterbahnen aufgetragen:

Folgende Vorteile ergeben sich laut dem Fraunhofer durch die Technologie:

• Integration von unterschiedlichen physikalischen Funktionen, insbesondere Sensorik.

• Miniaturisierung und Gewichtsreduzierung mechatronischer Komponenten.

• Hohe räumliche Gestaltungsfreiheit.

• Reduzierung der Material- und Teilevielfalt.

• Rationalisierung des Montageaufwands.

• Erhöhte Zuverlässigkeit durch weniger Schnittstellen.

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