Smarte digitale Produktion

»GoBeyond4.0«: Erhöhung der Herstellungs-Prozessstabilität und Zuverlässigkeit gedruckter Systeme#

6-Achs-Robotersystem mit adaptierter digitaler Drucktechnologie zur Herstellung von u.a. Leiterbahnen auf dreidimensionale Oberflächen.
© Fraunhofer ENAS
6-Achs-Robotersystem mit adaptierter digitaler Drucktechnologie zur Herstellung von u.a. Leiterbahnen auf dreidimensionale Oberflächen.
Gedruckte Leiterbahnen elektrisch und mechanisch kontaktiert an für KFZ zugelassenen Steckverbindern.
© Fraunhofer ENAS
Gedruckte Leiterbahnen elektrisch und mechanisch kontaktiert an für KFZ zugelassenen Steckverbindern.

Das Fraunhofer-Leitprojekt »Go Beyond 4.0« wurde nach vierjähriger Laufzeit am 30. November 2020 erfolgreich abgeschlossen. 2020 wurden dabei besonders innovative Forschungsergebnisse erzielt. Dazu zählte die Erhöhung der Prozessstabilität digitaler Druck- und Laserverfahren im Einsatz zur Stückzahl-1-Fertigung von individualisierten Produkten sowie die Erhöhung der Produkt-Zuverlässigkeit (Fokus: Temperaturwechselbeständigkeit) nach Industriestandards. Im Projektverbund mit den Fraunhofer-Instituten IFAM, ILT und IWU wurden u.a. neue Regelungskonzepte erprobt, um die Schwankungen der gedruckten und nachbehandelten Leiterbahnwiderstände auf unter 20 % zu reduzieren. Im Ergebnis konnte die Standardabweichung der Leiterbahnwiderstände während der Produktion in beeindruckender Art und Weise auf 1,1 % (Jet-Dispenser) respektive 4,5 % (Schnecken-Dispenser) reduziert werden.

Die Forschungen zur Erhöhung der Produktzuverlässigkeit im Jahr 2020 hatten zum Ziel, eine heterogene Integration digital gedruckter Aufbau- und Verbindungsstrukturen in klassische Elektronikumgebungen umzusetzen. Am Fraunhofer ENAS wurde zum Beispiel eine nach Automobil-Norm sichere elektrische und mechanische Klebeverbindung zwischen gedruckten Leiterbahnen und für KfZ zugelassenen Steckverbindern entwickelt. Die links abgebildeten Steckverbinder und gedruckten Leiterbahnen hielten einen Temperaturwechseltest von 1000 Zyklen (– 40 °C zu + 125 °C) stand und sind somit für eine Anwendung in Kraftfahrzeugen voll einsatzbereit.