Vorläufiges Programm* des 3D Electronics Forum 2020

Mittwoch, 7. Oktober 2020

09:00 Uhr
Registrierung der Teilnehmer
09:40 Uhr
Begrüßung und Eröffnung
Referent: Johann Wiesböck | Vogel Communications Group GmbH & Co. KG
09:45 Uhr
Keynote: Elektronik in 3D - Von gedruckter Elektronik hin zu 3D-Strukturelektronik mehr
Gedruckte Elektronik ist eine Plattformtechnologie zur Herstellung dünner, flexibler und leichter funktionaler Komponenten und Systeme. Sie basiert auf spezifischen Kunststoff- und Metallwerkstoffen; die Produktionstechnologien werden durch additive Fertigungsverfahren ergänzt. Gedruckte Elektronik verwendet für die Herstellung verschiedene angepasste Rolle-zu-Rolle- und Bogenverfahren wie Offset-, Tief- oder Tintenstrahldruck.
3D gedruckte Elektronik kombiniert die Produktionsprozesse der gedruckten Elektronik mit 3D-Druckverfahren, um neue Geometrien, Formate und Anwendungen zu ermöglichen. Die Integration und Kombination verschiedener Komponenten, die mechanischen und elektrischen und elektronischen Schnittstellen erfordern Kompetenz und Erfahrung. Das Ziel ist Elektronik, die sich an 3D-Formen anpasst, um Benutzerschnittstellen mit 3D-Oberfläche oder hochintegrierte kompakte Elektronik zu erreichen.
Der Beitrag umfasst eine Einführung, einen Überblick über den Stand der Technik und einen Ausblick auf Roadmaps wie die OE-A-Roadmap (Organic and Printed Electronics Association) für bestehende und zukünftige Anwendungen gedruckter Elektronik und 3D-Strukturelektronik.
Referent: Wolfgang Mildner | MSWtech

Wolfgang Mildner ist Gründer und Inhaber von MSWtech in Stein / Deutschland. MSWtech unterstützt Unternehmen und andere Organisationen bei der Wertschöpfung in neuen Technologien - insbesondere in der gedruckten Elektronik. Wolfgang war von 2004 - 2014 Geschäftsführer von PolyIC (ein führendes Unternehmen für gedruckte Elektronik). Davor arbeitete Wolfgang Mildner in verschiedenen Geschäftspositionen für Siemens (New Business Development, Geschäftsverantwortung für Industrie-PC's, Failsafe PLC's und andere). Wolfgang Mildner war für eine Reihe von Projekten verantwortlich, in denen vielversprechende Technologien in Unternehmen umgesetzt wurden. Wolfgang Mildner hat an der Technischen Universität Erlangen Informatik studiert und mit Diplom abgeschlossen.

10:30 Uhr
Skalierbare gedruckte 3D-Elektronik - von " vollständig additiv" bis zu Großserienfertigung mehr
Dieser Vortrag gibt einen Überblick über den Stand der Technik in Bezug auf die Herstellung von mechatronischen 3D-Systemen unter Verwendung von Additive Manufacturing (AM) und stellt die Entwicklungen zur Skalierung der Prozesse durch alle Stufen, vom einmaligen Prototyping bis zur Großserienfertigung, vor.
Eine rekonfigurierbare Reihe von strukturellen und elektronischen Druck-, Vor- und Nachbearbeitungstechniken werden mit SMD-Technologien kombiniert, um eine digital gesteuerte 3D-Elektronikfertigung zu ermöglichen. Die sich daraus ergebenden flexiblen Prozessketten können leicht rekonfiguriert werden, um mit schnellen Änderungen des Produkttyps fertig zu werden, wobei die Fähigkeit zur Skalierung bis hin zur Großserienfertigung erhalten bleibt. Die Auswahl der am besten geeigneten Druck-, Vor- und Nachbearbeitungsmethoden mit den daraus resultierenden Auswirkungen auf Prozessgeschwindigkeit und Kosten wird diskutiert.
Ein Überblick über aktuelle Anwendungen, die elektronische 3D-Schaltkreise, Antennen-, Sensor- und Heizmuster umfassen, wird zusammen mit einem Update über den Fortschritt zur First-Time-Right-Fertigung von komplexen Geräten durchgeführt.
Referent: Martin Hedges | Neotech AMT
11:05 Uhr
Kaffeepause und Ausstellung
11:45 Uhr
Eine neue Generation elektrisch leitender und nicht leitender Materialien für In-Mold-Elektronik mehr
In Mold Electronics (IME) gewinnt an Popularität. Sie bietet neue Dimensionen in einer zunehmend elektrischen Welt. Intelligente Oberflächen und Displays sowie größere Designfreiheit sind Schlüsselfaktoren für diese Technologie. Die Automobilindustrie ist aufgrund des zunehmenden Wachstums der Elektrofahrzeuge führend. Andere Industrien werden folgen. IME braucht eine neue Generation elektrisch leitender und nicht leitender Materialien. Es gibt bereits elektrisch leitfähige Tinten für IME auf dem Markt, aber es besteht ein Bedarf an höherer Leitfähigkeit sowie an Tinten, die höheren Verformungen standhalten können. Dieser Vortrag beschreibt die Entwicklung eines kompletten Satzes von Tinten – Silbertinte, Kohlenstofftinte und dielektrische Tinte – für thermoformbare Anwendungen. Die Optimierung der Formulierung und Kompatibilität mit anderen Materialien, wie graphischen Tintenschichten und verschiedenen Substraten, wird untersucht, um eine komplette Lösung für In-Mold-Structural Electronics präsentieren zu können.
Referent: Rudie Oldenzijl | Henkel Corporation

Rudie Oldenzijl erwarb einen Master of Science in Polymerchemie an der Staatlichen Universität Groningen. Nach einigen Jahren in einem kleinen Start-up-Unternehmen begann er 2004 bei National Starch in Scheemda, Niederlande, mit der Entwicklung elektrisch leitfähiger Druckfarben. Es folgten fünf Jahre in den Vereinigten Staaten. In dieser Zeit wurde aus National Starch Henkel. Von den USA wechselte Rudie in das Produktentwicklungsteam in Westerlo, Belgien. Nach weiteren fünf Jahren gründet Henkel den Printed Electronics Incubator. Rudie wurde Mitglied dieses Teams und zog zurück nach Scheemda in den Niederlanden, wo er noch immer an der Entwicklung leitfähiger Tinten arbeitet.

12:20 Uhr
3D-Touchpanel für eine Automobil-Türsteuereinheit mehr
Berührungssensoren ersetzen im Automobilbereich immer mehr mechanische Schalter, und ermöglichen einen nahtlosen Aufbau und eine neue Designfreiheit, bei der Schalter und dekorative Oberflächen miteinander verschmelzen. Kunststoff Helmbrechts hat zusammen mit Leonhard Kurz, Poly IC und Ge-T ein kapazitives 3D-Tochpanel mit sogenannten „hidden till lit“-Symbolen und haptischer Rückmeldung entwickelt. Anstelle eines mechanischen Schalters, der aus vielen Einzelteilen zusammengesetzt ist, besteht es aus nur einem einzigen Teil.

Die Herausforderung bei der Entwicklung bestand bei der Integration der 15 kapazitiven Sensoren in die 3D-Form des Panels. Möglich wurde die Integration durch das neue Functional Foil Bonding (FFB)-Verfahren, bei dem die Sensoren durch einen heißen Farbstoff mit einem bestimmten Druck auf die Panel-Rückseite geklebt werden. Die Platte wird in einer Spannvorrichtung gehalten und der Farbstoff hat die negative 3D-Form der Platte; dadurch wird der Sensor in die gewünschte Form gepresst. Die Verklebung des Sensors erfolgt durch einen Primer der auf die Oberfläche des Sensoretiketts aufgetragen wird und der durch die Temperatur und den Druck des Farbstoffs aktiviert wird.

Referent: Christoph Ernst | Kunststoff Helmbrechts AG

Christoph Ernst studierte Kunststofftechnik an der Fachhochschule Würzburg. Von 1985 bis 1997 war er Mitglied der Geschäftsleitung bei Formplast Lechler in Nürnberg und im Bereich Werkzeugbau und Spritzguß tätig. 1997 wechselte Christoph Ernst zu Kunststoff Helmbrechts AG in Helmbrechts und leitet dort den Bereich Vertrieb . In dieser Zeit war er in die Entwicklung und Einführung neuer Ober-flächentechniken und in die Ausweitung der Geschäftsaktivitäten an globalen Standorten involviert.

12:55 Uhr
Mittagessen und Ausstellung
13:55 Uhr
Herstellung funktionaler 3D-Kunststoffteile mehr
Das ARBURG Kunststoff-Freiformen (AKF)-Verfahren bietet eine Fertigungstechnologie zur Herstellung funktionaler Kunststoffteile. Der Prozess beginnt mit dem Aufschmelzen eines herkömmlichen Kunststoffgranulats über einen beheizten Plastifizierzylinder. Anschließend trägt ein hochfrequent getakteter Düsenverschluss kleinste Tropfen der flüssigen Kunststoffschmelze aus, die mit einem beweglichen Bauteilträger exakt positioniert werden. So entstehen Schicht für Schicht dreidimensionale Bauteile. Die Anwender können mit dem offenen System ihre eigenen Materialien verarbeiten sowie die Tropfengröße und den Prozess selbst optimieren. Alternativ können sie auf die Materialdatenbank von Arburg zugreifen.
Darüber hinaus ist mit diesem System auch die Verarbeitung von leitfähigem Material und Faserverstärkung möglich. Konkrete Anwendungsmöglichkeiten für diese Technologie sind z. B. flexible und elektrisch leitfähige Dehnungsmessstreifen. Diese bestehen aus weichem TPU-Material (Desmopan) mit Carbon-Anteilen und einer eingelegter LED. Das mit dem Freeformer gefertigte Zwei-Komponenten-Funktionsbauteil ist flexibel und gleichzeitig elektrisch leitfähig. Je nach Dehnung und damit elektrischem Widerstand leuchtet die LED verschieden hell auf. Ein praktisches Einsatzgebiet solcher Dehnungsmessstreifen ist in der Physiotherapie zu finden.

Referent: Frank Kynast | Arburg GmbH

Frank Kynast ist Manager Additive Manufacturing bei ARBURG. Er arbeitet seit 2015 für das Unternehmen und ist im Bereich ARBURG Kunststoff-Freiformen (AKF) für den technischen Vertrieb in den Regionen Süddeutschland, Österreich und Spanien zuständig

14:20 Uhr
3D-gedruckte Mikrokühler für die Leistungselektronik mehr
Immer kleiner werdende Bauteile, steigende Leistungen und dies bei nahezu gleich bleibendem Wirkungsgrad führen zu immer größer werdenden Ansprüchen an die Entwärmungskonzepte. Eine Möglichkeit dem zu begegnen ist der Einsatz von Mikrokühlern, welche mittels eines 3D-Druckverfahrens aus Metallpulver hergestellt werden. Damit können Kühlstrukturen und Versorgungsstrukturen strömungsmechanisch optimiert auf kleinstem Raum hergestellt werden. Die besondere Art der Herstellung ermöglicht dabei Kühlleistungen von über 600 Watt pro cm².
Durch den Einsatz dieser Kühler können Bauteile und Systeme signifikant verkleinert werden, was am Beispiel eines DC/DC-Wandlers gezeigt wird. Die Dichte des Wandlermoduls konnte durch die effektive Kühlung  extrem erhöht werden und führte zu den Kenngrößen von 34,0 KW/kg und 52,1 KW/dm³. Ein anderes Beispiel betrifft die Kühlung von Bauteilen einer Multilayer-Platine. Hier wurde ein nur 0,8 mm dicker Kühler entwickelt welcher bereits während der Herstellung der Platine ins Leiterplattenmaterial eingebracht wird und damit integraler Bestandteil der Platine ist.
Generell bietet das 3D-Druck-Verfahren bei der Herstellung der Bauteile enorme Vorteile. So sind alle Kühler angepasst an die kundenspezifischen Bedürfnisse ohne dabei Mehrkosten zu verursachen. Auch eine Individualisierung während der Fertigung ist ohne Mehrkosten möglich, da keine Werkzeuge zur Herstellung benötigt werden.
Referent: Dr. Thomas Ebert | IQ evolution GmbH

Dr. Thomas Ebert studierte an der RWTH Aachen Kraftfahrzeugtechnik. Anschließend promovierte er am Fraunhofer ILT zum Thema „Entwicklung und Optimierung von Mikrokühlern für Hochleistungsdiodenlaser“. 1989 gründete der Diplom-Ingenieur gemeinsam mit zwei Kollegen sein erstes Unternehmen und übernahm dessen Geschäftsführung. Das Unternehmen entwickelte und fertigte Laseranlagen zum Schweißen von Kunststoffen. Im Jahr 2006 legte er die Geschäftsführung nieder und verkaufte seine Anteile am Unternehmen, um IQ evolution zu gründen, deren Geschäftsführung er bis heute innehat. IQ evolution ist Entwickler und Hersteller von Mikrokühlern mittels Metall-3D-Druck

15:00 Uhr
Kaffeepause und Ausstellung
15:40 Uhr
Lötstoppmaske in digitaler Additivtechnik bis hin zur funktionellen 3D-Oberfläche mehr
Der gängige Ansatz zum Aufbringen von konventionellen Lötstopplacken in reinen subtraktiven Verfahren wird in naher Zukunft durch die Technologie einer digitalen, funktionellen 3D-Oberfläche abgelöst.
Dieser Vortrag zeigt die Ansatzpunkte, wie die Leiterplattenfertigung und ihre Prozesse nach und nach digitalisiert werden. Als Beispiel dient hierzu das neue Verfahren der digitalen Additivtechnik zur individuellen Ausgestaltung der Oberfläche, die es erlaubt, Kundenwünsche und spezielle technologische Anforderungen bezüglich der Durchschlagsfestigkeit, Schutz gegen ionische Kontamination und Anderes zu erreichen. So bietet das Verfahren als erste und einzige Technologie der Branche die Möglichkeit, nicht nur eine, sondern direkt mehrere Schichten eines Dielektrikums auch partiell definiert und gezielt gestaltet aufzubringen.
Referent: Jürgen Wolf | Würth Elektronik GmbH & Co. KG

Jürgen Wolf studierte Mikrosystemtechnik an der Universität Freiburg. Nach seinem Abschluss 2004 arbeitete er am IMTEK als wissenschaftlicher Mitarbeiter bis er sich von 2005 an in der zentralen Forschung und Entwicklung (F&E) der Robert Bosch GmbH mit der Zuverlässigkeit von MEMS-basierten Sensoren befasste. 2008 wechselte er als Projektingenieur in die F&E der der Würth Elektronik und übernahm hier 2012 die stellvertretende Leitung. Seit 2015 leitet Jürgen Wolf das Produktmanagement „Embedding Technology“, dass sich mit dem Einbetten von Komponenten in Leiterplatten befasst.

16:15 Uhr
Entwurf von 3D-Elektronik mit einem dedizierten CAD- und Layoutsystem - Nextra mehr

Die 3D-Elektronik gewinnt zunehmend an Bedeutung, seit die Technologie der oberflächenmontierbaren Bauelemente, der flexiblen und starr-flexiblen und sogar der 3D-geformten Verbindungsbauelemente in verschiedenen elektronischen Produkten eine bedeutende Anwendung gefunden haben. In letzter Zeit scheint sich der 3D-Druck zur vielversprechendsten 3D-Elektroniktechnologie zu entwickeln, die auch immer mehr Akzeptanz findet. Eine der größten Hürden für die Akzeptanz im Mainstream ist jedoch die Frage, wie 3D-Elektronik gestaltet werden soll. Elektronik war und ist in den meisten Teilen immer noch eine 2D-Technologie. Sowohl beim Design als auch bei der Herstellung wird der Gedanke verfolgt, dass die Elektronik - immer noch - eine Leiterplatte ist - eine gedruckte Schaltung! Während flexible und starr-flexible Technologien meist durch etwas erweiterte bekannte und ausgereifte 2D-Design- und Fertigungsprozesse abgedeckt werden können, kann echte 3D-Elektronik auf diese Weise nicht unterstützt werden.Der Vortrag zeigt, was die aktuelle Technologie für das Design von 3D-Elektronik leisten kann und gibt einen Ausblick, was für 3D-gedruckte Elektronik in Bezug auf die Designfähigkeiten benötigt wird.

Referent: Dr. Thomas Krebs | Mecadtron GmbH

Dr. Thomas Krebs studierte Fertigungstechnik und promovierte an der Universität Erlangen-Nürnberg. Er arbeitete bei ProSTEP in Darmstadt. Danach arbeitete er mit Zuken-Redac (heute Zuken) und später mit Mentor Graphics. Im Jahr 2003 gründete er Mecadtron, wo er bis heute CEO ist.

17:00 Uhr
Fragen und Verabschiedung der Teilnehmer
Referent: Johann Wiesböck | Vogel Communications Group GmbH & Co. KG
17:15 Uhr
Ende der Veranstaltung
*Programmänderungen vorbehalten