05. - 07.06.2018
Nürnberg
SMT Hybrid Packaging 2018
Systemintegration in der Mikroelektronik

 
 
 

Kongress-Halbtag Mittwoch

3D Drucktechnologien - flexible Formgebung in der Elektronikproduktion

Termin

Mittwoch, 06.06.2018, 09:00 - 12:30 Uhr

Raum

Raum Riga

Chairperson

Dr. Hans Bell, Rehm Thermal Systems GmbH

Beschreibung

09:00 Drucktechnologien für die 3D-Integration
Prof. Dr.-Ing. Jörg Franke, Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, Erlangen, Deutschland
Die stetige Integration neuer Funktionen in elektronische Geräte und deren Miniaturisierung erfordert alternative Fertigungsverfahren, um die Anzahl der eingesetzten Komponenten und Montageschritte zu reduzieren. Durch 3D-Drucktechnologien ist es möglich, Schaltungen direkt in das Produktgehäuse zu integrieren und mechanische Elemente wie Taster oder Steckverbinder zu substituieren.
Dieser Vortrag gibt eine Übersicht über verschiedene Verfahren für gedruckte Elektronik und zeigt, wie diese in Verbindung mit einem 5-Achs CNC-System zur Strukturierung dreidimensionaler Schaltungsträger eingesetzt werden können. So ist es möglich, auch auf komplex geformten Oberflächen Leiterbahnen, Antennen oder Sensorelemente aufzudrucken, um mechatronisch integrierte Schaltungsträger (MID) zu realisieren. Hierbei können neben spritzgegossenen Substraten auch additiv hergestellte Grundkörper eingesetzt werden, sodass Prototypen und kleine Stückzahlen wirtschaftlich hergestellt werden können.
Anhand aktueller Forschungsprojekte werden die vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten für räumliche gedruckte Elektronik demonstriert, wie z.B. additiv hergestellte Kabelbäume, Strukturen für die Hochfrequenztechnik, gedruckte Lichtwellenleiter sowie künstliche Muskeln aus dielektrischen Elastomer-Aktoren.
09:30 Metallische Pulverwerkstoffe für den 3D-Druck
Dr. Stephanie Geisert, Heraeus Additive Manufacturing GmbH, Hanau, Deutschland
Additive Fertigung bietet endlose Möglichkeiten für Bauteile mit unterschiedlichsten Anwendungen. So können beispielsweise komplexe, konventionell nicht zu fertigende Geometrien oder Bauteile aus schwer zu bearbeitenden Werkstoffen realisiert werden. Je nach Anwendung können sich die Anforderungen an Bauteile jedoch stark unterscheiden. Additive Fertigung ermöglicht die Individualisierung von medizinischen Implantaten, die in erster Line eine gute Biokompatibilität und eine lange Lebensdauer aufweisen müssen. Die Luft- und Raumfahrtindustrie verlangt nach Bauteilen mit guter mechanischer Stabilität.

Die Basis solcher Fertigungsprozesse sind Metallpulver. Heutzutage werden diese meist mit Hilfe von Gasverdüsungsverfahren produziert. Der Vortrag gibt einen Überblick über verschiedenste Pulverwerkstoffe und Verfahren zu deren Herstellung sowie den Herausforderungen. Etablierte Messverfahren dienen zur Pulvercharakterisierung hinsichtlich Größenverteilung, Morphologie und Fließfähigkeit. Alle diese Parameter haben wesentlichen Einfluss auf die Bauteilqualität. Diese Einflüsse wurden in einer umfassenden Studie untersucht.

Die Pulverherstellung in gleichbleibender Qualität ist ebenso essenziell wie geeignete Prozessparameter zum Aufbau der Bauteile im Pulverbettverfahren. Anhand einiger Beispiele wird vorgestellt welche Werkstoffe für konkrete Anwendungen eingesetzt wurden und wie Prozessentwicklung letztendlich zu einem einsatzfähigen Bauteil führte.
10:00 3D-MID Schaltungsträger - Die LDS Technologie: Material und Lasertechnik für 3D-Anwendungen
Dirk Bäcker, LPKF Laser & Electronics AG, Garbsen, Deutschland
Der Begriff MID steht für Molded Interconnected Devices. und LDS ist das derzeit meist genutzte und flexibelste Verfahren zum Herstellen von 3D-MID Schaltungsträgern, bewährt seit vielen Jahren. Mit der Laser-Direkt-Strukturierung werden räumliche Schaltungsträger auf Kunststoffbasis mit Leiterbahnen versehen - eine wirkliche 3D Leiterplatte entsteht in Sekunden. Durch den Lasereinsatz entstehen Strukturen bis 25/25 µm und diese lassen sich durch einfachste Änderungen der Layoutdaten modifizieren!

Der Vortrag gibt einen Überblick über genutzte MID Verfahren und zeigt die Vorteile und Wirkprinzipien der LDS Technologie auf. Er zeichnet einen Überblick über die verfügbare Fertigungstechnik LDS basierter MID Anwendungen. Am Beispiel markanter Anwendungen werden die Grundzüge der zu beachtenden Designaspekte erläutert, mit einem kleinen Zwinkern in Bezug auf beliebte bzw. unbeliebte Fehler in der Fertigung. Den Abschluss des Vortrages bildet die Frage nach dem Anfang. Wie erhalte ich den ersten LDS basierten 3D MID Prototypen und zwar schnell und sicher - im 3D- Drucker!
10:30 Kaffeepause
11:00 Ansätze zur Integration von Mikroelektronikkomponenten in Bauteile mittels 3D-Druck
Dipl.-Ing. Claus Aumund-Kopp, Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM, Bremen, Deutschland
Die Integration Mikroelektronischer Komponenten mittels 3D-Druck ist aufgrund der Verfahrensgrenzen nach wie eine Herausforderung. Der Vortrag schildert u. a. den Ansatz, während des Laser-Strahlschmelzens (LBM), RFID-Chips in Bauteile zu integrieren. Trotz Temperaturen von über 1400 Grad Celsius beim 3D-Drucken metallischer Bauteile aus Edelstahlpulver mittels Laser, bleibt die Auslesbarkeit gewährleistet.

Ein solches Verfahren bringt Intelligenz in die Metallbauteile. Beispielsweise lassen sich so hochpreisige Ersatzteile fälschungssicher machen. Auch das Speichern von Informationen während der Nutzungsphase ist denkbar. Potenzial wird hier auch in Verbindung mit Sensoren oder Aktoren gesehen: So lassen sich mit Hilfe von Temperatur- oder Dehnungssensoren thermische oder mechanische Belastungen der Bauteile erfassen.
11:30 Integration Passiver Bauelemente in und auf 3D-Schaltungsträgern
Dipl.-Ing. Norbert Bauer, Murata Elektronik GmbH, Nürnberg, Deutschland
12:00 Additive Fertigung aufgegleist - was wird der Technologie zum Durchbruch verhelfen?
M.Sc. Sven Gaede, DB Engineering & Consulting, Frankfurt am Main, Deutschland
- Relevanz der additiven Fertigung für den Schienenfahrzeug- und Infrastrukturbereich
- Erfahrungsbericht: Identifikation technologisch und wirtschaftlich geeigneter Bauteile im Ersatzteilbereich
- Vorstellung von Einsatzbeispielen bei der DB
- Herausforderungen bei der Implementierung des 3D-Drucks im Unternehmen
- Nötige Entwicklungsbedarfe

Referenten

Herr Claus Aumund-Kopp
Dipl.-Ing. Claus Aumund-Kopp
Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM, Bremen, Deutschland
Claus Aumund-Kopp, erhielt 1995 sein Diplom in Produktionstechnik von der Universität Bremen und verfügt über mehr als 20 Jahre Erfahrung in der Produkt- und Materialentwicklung - insbesondere in der Additiven Fertigung. Nach dem Diplom folgten 5 Jahre als Mitglied der Gruppe "Sprühkompaktieren" der Universität Bremen und weitere 5 Jahre im Bereich Rapid Prototyping und Produktentwicklung am BIBA - einem An-Institut der Universität Bremen.
Seit 2005 arbeitet er für das Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung - IFAM - in Bremen. Derzeit leitet er die Gruppe "Additive Fertigung" in der Abteilung Pulvertechnologie und ist verantwortlich für die Entwicklung neuer Verfahren und Materialien für die Additive Fertigung am Fraunhofer IFAM. Spezielle Arbeitsthemen sind heute metallpulverbasierte Additive Fertigungsverfahren wie Laserstrahlschmelzen und Binder Jetting sowie Fused Filament Fabrication. Qualitätsaspekte und die Charakterisierung von Metallpulvern, die für die oben genannten Prozesse verwendet werden, ergänzen sein Interessengebiet.

Claus Aumund-Kopp ist:
- Co chairman der Sectoral Group "Additive Manufacturing" der European Powder Metal Association
- Stellv. Sprecher der "Fraunhofer Allianz GENERATIV"
- Mitglied der VDI-Arbeitsgruppe "Additive Fertigung - Strahlschmelzen - Pulver Materialien"
- Vorsitzender des Vereins "Additive Manufacturing Nordwest e. V." in Bremen
Herr Dirk Bäcker
Dirk Bäcker
LPKF Laser & Electronics AG, Garbsen, Deutschland
Seit 1999 in verschiedenen Einsatzfeldern der LPKF Laser and Electronics AG beschäftigt, derzeit als Senior Sales Manager zuständig für Europa / Israel / Indien und die Produktbereiche laserbasierter Leiterplattenbearbeitungssysteme/Nutzentrennsysteme/LDS- Systeme für die Bearbeitung von 3D-MID Schaltungsträgern.
Herr Norbert Bauer
Dipl.-Ing. Norbert Bauer
Murata Elektronik GmbH, Nürnberg, Deutschland
Norbert Bauer studierte bis 1983 Feinwerktechnik an der Fachhochschule Nürnberg. In den mehr als 30 Jahren seines Arbeitslebens begleitet er in verschiedenen Firmen wie SEL, ITT, Alcatel, . . . unterschiedliche Positionen in Entwicklung, Qualität, Fertigung und Assemblierung von elektronischen Bauteilen und Systemen. Seit 2007 ist er als Quality Assurance Manager bei der Murata Europe in Nürnberg tätig. Darüber hinaus ist er Mitglied verschiedener Arbeitskreise des ZVEI und Arbeitsgruppen der Aufbau und Verbindungstechnik.
Herr Professor Jörg Franke
Prof. Dr.-Ing. Jörg Franke
Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, Erlangen, Deutschland
Herr Franke ist Professor an der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg und leitet den Lehrstuhl für Fertigungsautomatisierung und Produktionssystematik (FAPS). Daneben ist er u.a. Vorsitzender des Vorstandes der Forschungsvereinigung Räumliche Elektronische Baugruppen (3-D MID) e.V., Vorstand der Wissenschaftlichen Gesellschaft Montage - Handhabung - Industrieroboter sowie des Bayerischen Clusters Mechatronik und Automation. Er ist Mitglied der Deutschen Akademie der Technikwissenschaften (acatech), der Wissenschaftlichen Gesellschaft Produktionstechnik (WGP) sowie der Internationalen Akademie der Produktionswissenschaftler (CIRP) - In seiner langjährigen Industriezeit war Prof. Franke u.a. bei McKinsey & Co., Robert Bosch GmbH, ZF Lenksysteme (ZFLS) GmbH, INA Schaeffler KG und zuletzt als Vorsitzender der Geschäftsführung bei ABM Greiffenberger Antriebstechnik GmbH tätig.
Herr Sven Gaede
M.Sc. Sven Gaede
DB Engineering & Consulting, Frankfurt am Main, Deutschland
Sven Gaede ist seit 2016 für gezielte Implementierung der Additiven Fertigung bei der Deutschen Bahn AG zuständig und unterstützt so das konzernweite 3D-Druck Projektteam. Technische und industrielle Erfahrungen sammelte er in fünf Jahren Sondermaschinenbau. Durch seine Vorliebe für Innovationen entschloss er sich ein Masterstudium in Technologiemanagement zu absolvieren und widmet sich seitdem der Additiven Fertigung.
Frau Dr. Stephanie Geisert
Dr. Stephanie Geisert
Heraeus Additive Manufacturing GmbH, Hanau, Deutschland
Dr.-Ing. Stephanie Geisert studierte Chemieingenieurwesen mit Schwerpunkt Mechanische Verfahrenstechnik und Thermodynamik am Karlsruher Institut für Technologie. Anschließend war sie als wissenschaftliche Mitarbeiterin am Institut für Mechanische Verfahrenstechnik und Mechanik des KIT tätig. Im Bereich Gas-Partikel Systeme beschäftigte sie sich mit der Herstellung und Strukturierung von Nanopartikel Systemen und schloss Ende 2015 mit der Promotion ab. Seit Anfang 2016 ist sie bei der Heraeus Additive Manufacturing GmbH in Hanau tätig. Dort war sie zunächst für die Entwicklung von Verfahren zur Gasverdüsung von Metallpulvern zuständig. Derzeit ist sie für die Entwicklung und Herstellung von Metallpulvern für die additive Fertigung verantwortlich.


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