„Flamecon“ – Versionsunterschied

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==Ähnliche Verfahren==
==Ähnliche Verfahren==


Ähnliche Konzepte werden außer LEONI von den Firmen Kromberg & Schubert zusammen mit Bosch als von Reinhausen Plasma entwickelt. Bei Plasma Innovations wird die Technologie Digitale Direkt Metallisierung (DDM)<ref>{{Internetquelle|url=http://plasma-innovations.com/technologie/|titel=Technologie- Plasma Innovations|sprache=de|zugriff=2017-04-21}}</ref> genannt, LPKF nennt sie LPP oder LPC für Laser Plasma Printing/Patterning bzw. Coating<ref>{{Literatur|Autor=LPKF|Titel=Quartalsbericht, I/2015|Hrsg=LPKF|Sammelwerk=|Band=|Nummer=|Auflage=|Verlag=|Ort=|Datum=|Seiten=|ISBN=}}</ref>. Laut Bosch<ref>{{Literatur|Autor=Juergen Graner, Martin Maier, Anselm Berg|Titel=Method for producing a solenoid valve|Nummer=EP2644879 A1|Datum=Oct 2, 2013|Online=http://www.google.com/patents/EP2644879A1|Abruf=2017-04-21}}</ref> bietet Linde ein ähnliches Verfahren an. Die Abgrenzung zu anderen Strukturierungsverfahren ist den u.g. Patentschriften entnehmbar.
Ähnliche Konzepte werden außer LEONI von den Firmen Kromberg & Schubert zusammen mit Bosch als von Reinhausen Plasma entwickelt. Bei Plasma Innovations wird die Technologie Digitale Direkt Metallisierung (DDM)<ref>{{Internetquelle|url=http://plasma-innovations.com/technologie/|titel=Technologie- Plasma Innovations|sprache=de|zugriff=2017-04-21}}</ref> genannt, LPKF nennt sie LPP oder LPC für Laser Plasma Printing/Patterning bzw. Coating<ref>{{Literatur|Autor=LPKF|Titel=Quartalsbericht, I/2015|Hrsg=LPKF|Sammelwerk=|Band=|Nummer=|Auflage=|Verlag=|Ort=|Datum=|Seiten=|ISBN=}}</ref>. Laut Bosch<ref>{{Literatur|Autor=Juergen Graner, Martin Maier, Anselm Berg|Titel=Method for producing a solenoid valve|Nummer=EP2644879 A1|Datum=Oct 2, 2013|Online=http://www.google.com/patents/EP2644879A1|Abruf=2017-04-21}}</ref> bietet Linde ein ähnliches Verfahren an. Eine Vielzahl anderer Begriffe ist ebenfalls gebräuchlich. Die Abgrenzung zu anderen Strukturierungsverfahren ist den u.g. Patentschriften entnehmbar.
==Einordnung==
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Substratmaterialien: PS, ABS, PA, ... PEEK, Keramik, Glas, Metalloxid
Substratmaterialien: PS, ABS, PA, ... PEEK, Keramik, Glas, Metalloxid
===Ablauf und Prozessfenster===
===Ablauf und Prozessfenster (beispielhaft)===
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Die beiden Schritte können ineinander integriert sein. So kann die Front eines Teilchenstrahls bereits als Keimbildner ausreichen.
Die beiden Schritte können ineinander integriert sein. So kann die Front eines Teilchenstrahls bereits als Keimbildner ausreichen.

=== Weitere Verarbeitung ===
Ein Teil der sich in Anwendung befindlichen Produkte wird direkt nach Erzeugung verbaut (Dachhimmel, Antennen). Ein Teil wird bestückt und verlötet. Aufgrund der sehr guten, automobilerprobten Haftungseigenschaften und Wärmebeständigkeit eignen sich nahezu alle bekannten Bestück- und Lötverfahren. Kritisch ist lediglich die Begrenzung durch das Substratmaterial.

== Einsatz ==
Flamecon-Produkte lösen klassische Leiterplatten<ref>{{Literatur|Autor=Hans-Dieter Röhling|Titel=Leiterplatte für elektrische Schaltungen|Nummer=EP1276357 A2|Datum=Jan 15, 2003|Online=http://google.com/patents/EP1276357A2|Abruf=2017-04-21}}</ref> (PCB wie FPCB), Stanzgitter aber auch Kabel sukzessive ab. Da sie elektrische Strukturen integrieren können sie sowohl als Antennen (Brose<ref>{{Literatur|Titel=FAHRZEUGTEIL FÜR DEN AUßENBEREICH EINES KRAFTFAHRZEUGS UND KRAFTFAHRZEUG|Online=http://www.google.com/patents/WO2015177272A1|Abruf=2017-04-21}}</ref>) , Heizelemente z.B. von Dräxlmaier<ref>{{Literatur|Autor=Christian Fischer, Jörg Franke, Klaus Feldmann|Titel=Two Approaches for the Design of Molded Interconnect Devices (3D-MID)|Sammelwerk=Proceedings of the 6th CIRP-Sponsored International Conference on Digital Enterprise Technology|Verlag=Springer, Berlin, Heidelberg|Datum=2010-01-01|Seiten=67–78|DOI=10.1007/978-3-642-10430-5_6|Online=https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-642-10430-5_6|Abruf=2017-04-21}}</ref>, Sensoren bis hin zu Kameras (Magna <ref>{{Literatur|Titel=Vehicle camera housing with tolerance compensating connector|Online=http://www.google.com/patents/US20150222795|Abruf=2017-04-21}}</ref>), Magnetventile (Bosch<ref>{{Literatur|Autor=Juergen Graner, Martin Maier, Anselm Berg|Titel=Method for producing a solenoid valve|Nummer=EP2644879 A1|Datum=Oct 2, 2013|Online=http://www.google.com/patents/EP2644879A1|Abruf=2017-04-21}}</ref>), Türschaltern<ref>{{Literatur|Titel=Türgriffeinheit für ein Fahrzeug The door handle unit for a vehicle|Online=http://www.google.com/patents/DE102011012687A1|Abruf=2017-04-21}}</ref> oder ähnliches verwendet werden als auch als Träger für LEDs wie in Tagfahrlichtern (Sylumis<ref>http://plasma-innovations.com/fileadmin/Loesungen/slider-loesungen.jpg</ref>, Osram<ref>{{Literatur|Titel=LED-Modul mit einem Kühlkörper|Online=http://google.com/patents/DE102008031786B4|Abruf=2017-04-21}}</ref>). Aber auch in anderen Industrien wird es eingesetzt, wie z.B. in der Luftfahrt<ref>{{Literatur|Autor=Franz Gammel, Oliver ROHR|Titel=Ribletfolie und verfahren zu deren herstellung|Nummer=WO2013050018 A1|Datum=11 Apr 2013|Online=http://www.google.ch/patents/WO2013050018A1|Abruf=2017-04-21}}</ref>.


== Derzeitiger Stand der Entwicklung ==
== Derzeitiger Stand der Entwicklung ==
Die werkzeugfreie und programmierbare Herstellung ermöglicht die kostengünstige Produktion von kleinen Stückzahlen, was bei immer kürzeren Produktlebenszyklen entscheidend ist. Durch die Einsparung von Kabelummantelungen und sonstigem Material sowie dem Verzicht auf Chemie bei der Fertigung wird die Forderung nach umweltfreundlichen Verfahren erfüllt. Im Endeffekt kann das Verfahren bei Herstellung jeder Art von [[Mechatronik|mechatronischen]] Bauteilen eingesetzt werden. Die Flamecon-Technologie ist ein sehr junges Verfahren und befindet sich noch in der Entwicklung.
Die werkzeugfreie und programmierbare Herstellung ermöglicht die kostengünstige Produktion bereits von kleinen Stückzahlen, was bei immer kürzeren Produktlebenszyklen entscheidend ist. Durch die Einsparung von Kabelummantelungen und sonstigem Material sowie dem Verzicht auf Chemie bei der Fertigung wird die Forderung nach umweltfreundlichen Verfahren erfüllt. Im Endeffekt kann das Verfahren bei Herstellung jeder Art von [[Mechatronik|mechatronischen]] Bauteilen eingesetzt werden. Die Flamecon-Technologie ist als Verfahren der additiven Fertigung durch die Herausforderungen der Digitalisierung im Fokus und wird daher weiter entwickelt. Insbesondere stellt es derzeit das einzige additive bzw. 3D-Verfahren dar, das Nichtleiter und Leiter miteinander verbindet.

Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. und Leoni Bordnetz-Systeme GmbH arbeiten an der Integration in Textilien<ref>{{Literatur|Titel=Thermoelectric element designed as textile element, has thermoelectric pad which is arranged between contact surfaces of two different materials to form interconnection between contact surfaces from electrically conductive material|Online=http://www.google.com/patents/DE102013110254A1|Abruf=2017-04-21}}</ref>.


==Zukünftige Verbreitung==
==Zukünftige Verbreitung==
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* [http://www.leoni.com/News-Details.861.0.html?tx_ttnews%5Bpointer%5D=1&tx_ttnews%5Btt_news%5D=827&L=0&no_cache=1&sword_list%5B0%5D=flamecon Flamecon auf IAA, LEONI-Stand]
* [http://www.leoni.com/News-Details.861.0.html?tx_ttnews%5Bpointer%5D=1&tx_ttnews%5Btt_news%5D=827&L=0&no_cache=1&sword_list%5B0%5D=flamecon Flamecon auf IAA, LEONI-Stand]
* [http://www.materialsgate.de/de/mnews/3391/Flamecon+er%C3%B6ffnet+neue+Dimensionen+bei+der+Funktionalisierung+von+Oberfl%C3%A4chen.html Report auf materialsgate]
* [http://www.materialsgate.de/de/mnews/3391/Flamecon+er%C3%B6ffnet+neue+Dimensionen+bei+der+Funktionalisierung+von+Oberfl%C3%A4chen.html Report auf materialsgate]
* [http://google.com/patents/EP1517597A2?cl=pt], Patentschrift, zuletzt abgerufen am 21.4.2017


[[Kategorie:Aufbau- und Verbindungstechnik der Elektronik]]
[[Kategorie:Aufbau- und Verbindungstechnik der Elektronik]]

Version vom 21. April 2017, 16:24 Uhr

Bei der Flamecon-Technologie handelt es sich um ein seit ca. 2000[1] entwickeltes Verfahren zur automatisierten Aufbringung von metallischen Strukturen wie Leiterbahnen auf unterschiedliche Trägermaterialien, wie z. B. Kunststoff, Metalloxide, Holz und Keramiken. Flamecon ist ein von dem internationalen Automobilzulieferer Leoni AG" entwickeltes Verfahren und wird vor allem in der MID-Technologie (Moulded Interconnect Devices) eingesetzt. Wesentliche Vorteile liegen in der chemie- und maskenfreien Herstellung. Zudem können die benötigten Werkzeuge auf softwaregesteuerte Industrieroboter montiert werden wodurch sich ein hohes Maß an Flexibilität der Herstellung (Losgröße 1) ergibt. Aufgrund der mit der additiven Fertigungstechnik verbundenen Vorteile wird sie aber auch in der Massenfertigung z.B. von LED-Trägern eingesetzt.[2] Durch den Wegfall großräumiger Lieferketten und die Verkürzung der Prozesskette selbst entstehen weitere Kostenvorteile[3]. 2008 wurde sie mit dem Innovationspreis des CNA ausgezeichnet[4]. 2016 wurde die Technologie übertragen[5] und wird nun im Auftrag der neuen Eigner vermarktet.

Das Verfahren

Ausweislich der Publikationen[6] wird die Oberfläche strukturiert und mittels eines thermisch-kinetischen Verfahrens gemäß der Struktur metallisiert. Dabei kommen verschiedene Strukturierungsverfahren zum Einsatz, auch das thermisch-kinetische Auftragsverfahren selbst kann die Strutkturierungsfunktion übernehmen[7].

Das aufzutragende Metall wird im allgemeinen geschmolzen und durch Druck auf die Oberfläche aufgespritzt. Die Grundidee ist lange bekannt und wird z. B. beim Flammspritzen in der Beschichtungstechnik eingesetzt. Die Oberfläche wird jedoch lokal beispielsweise mittels Laser strukturiert, um unterschiedliche Haftbarkeit zu gewährleisten. Je nach Querschnitt und metallurgischer Zusammensetzung können die aufgebrachten Leitungen sowohl zur Signal- und Stromleitung als auch für Heizzwecke eingesetzt werden. Aufgrund der Porosität und anderer Effekte ist der Leitwert von aufgebrachtem Kupfer um 50 % geringer als der Leitwert des Vollmaterials, was aber einerseits durch eine Schichtdickenerhöhung kompensiert werden kann, andererseits in der gleichen Leitfähigkeitsklasse liegt wie die der galvanisch erzeugten Schicht einers PCBs oder FPCBs.. Durch gezielte Prozessführung wird weder der Kunststoff geschädigt noch entstehen Metallablagerungen an unerwünschten Stellen.

Ähnliche Verfahren

Ähnliche Konzepte werden außer LEONI von den Firmen Kromberg & Schubert zusammen mit Bosch als von Reinhausen Plasma entwickelt. Bei Plasma Innovations wird die Technologie Digitale Direkt Metallisierung (DDM)[8] genannt, LPKF nennt sie LPP oder LPC für Laser Plasma Printing/Patterning bzw. Coating[9]. Laut Bosch[10] bietet Linde ein ähnliches Verfahren an. Eine Vielzahl anderer Begriffe ist ebenfalls gebräuchlich. Die Abgrenzung zu anderen Strukturierungsverfahren ist den u.g. Patentschriften entnehmbar.

Einordnung

Verfahren

  1. Metallisierungsverfahren
  2. Leiterplattenstrukturierung
  3. Rapid Prototyping
  4. Rapid Manufacturing/Digital Manufacturing

Das Verfahren brückt die Grenze zwischen den klassischen MID-Verfahren wie TwoShotMolding, LDS u.a. und den kabel- oder stanzgittergebundenen Metallisierungsverfahren.

Substratmaterialien: PS, ABS, PA, ... PEEK, Keramik, Glas, Metalloxid

Ablauf und Prozessfenster (beispielhaft)

Prozessfenster zu Einstellgrößen, systematisch
  1. Das Substrat wird durch Laser, Sandstrahl, Metallpulverstrahl o.ä. strukturiert aufgeraut. Im einfachsten Fall geht ein Filzstift. Üblicherweise wird positiv gearbeitet, d. h., die so angelegte Struktur entspricht dem Positiv des Schaltungsbildes. Bei glasierter Keramik wird üblicherweise negativ strukturiert. So entsteht eine Keimschicht.
  2. Ein thermisch-kinetischer Strahl aus Metallpulver, -tröpfchen, -plasma etc. wird auf das Substrat gelenkt. Dieser muss nicht auf die Struktur fokussiert sein sondern kann globflächig auftragen. Der Auftrag geschieht aber nur an der Keimschicht.

Die beiden Schritte können ineinander integriert sein. So kann die Front eines Teilchenstrahls bereits als Keimbildner ausreichen.

Weitere Verarbeitung

Ein Teil der sich in Anwendung befindlichen Produkte wird direkt nach Erzeugung verbaut (Dachhimmel, Antennen). Ein Teil wird bestückt und verlötet. Aufgrund der sehr guten, automobilerprobten Haftungseigenschaften und Wärmebeständigkeit eignen sich nahezu alle bekannten Bestück- und Lötverfahren. Kritisch ist lediglich die Begrenzung durch das Substratmaterial.

Einsatz

Flamecon-Produkte lösen klassische Leiterplatten[11] (PCB wie FPCB), Stanzgitter aber auch Kabel sukzessive ab. Da sie elektrische Strukturen integrieren können sie sowohl als Antennen (Brose[12]) , Heizelemente z.B. von Dräxlmaier[13], Sensoren bis hin zu Kameras (Magna [14]), Magnetventile (Bosch[15]), Türschaltern[16] oder ähnliches verwendet werden als auch als Träger für LEDs wie in Tagfahrlichtern (Sylumis[17], Osram[18]). Aber auch in anderen Industrien wird es eingesetzt, wie z.B. in der Luftfahrt[19].

Derzeitiger Stand der Entwicklung

Die werkzeugfreie und programmierbare Herstellung ermöglicht die kostengünstige Produktion bereits von kleinen Stückzahlen, was bei immer kürzeren Produktlebenszyklen entscheidend ist. Durch die Einsparung von Kabelummantelungen und sonstigem Material sowie dem Verzicht auf Chemie bei der Fertigung wird die Forderung nach umweltfreundlichen Verfahren erfüllt. Im Endeffekt kann das Verfahren bei Herstellung jeder Art von mechatronischen Bauteilen eingesetzt werden. Die Flamecon-Technologie ist als Verfahren der additiven Fertigung durch die Herausforderungen der Digitalisierung im Fokus und wird daher weiter entwickelt. Insbesondere stellt es derzeit das einzige additive bzw. 3D-Verfahren dar, das Nichtleiter und Leiter miteinander verbindet.

Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. und Leoni Bordnetz-Systeme GmbH arbeiten an der Integration in Textilien[20].

Zukünftige Verbreitung

Ebenso wie die MID-Technologie wird das Flamecon-Verfahren in naher Zukunft erheblich an Bedeutung gewinnen. In der Automobilindustrie wird unter anderem im Zuge der geplanten Substitution von manuell gefertigten Kabelbäumen durch MID-Bauteile ein großer Markt für die Technologie entstehen, wodurch beim Endprodukt Kosten, Bauraum und Gewicht in großem Maße eingespart werden können. Weitere Einsatzgebiete sind aufgrund der chemiefreien Herstellung Medizintechnik, Lebensmittelindustrie, Spielwaren und allgemein Unterhaltungselektronik.

In der Forschung & Entwicklung wird vor allem an der Leitwertsteigerung, Haftfestigkeitssteigerung und der Möglichkeit zur Herstellung von Multilayer-Strukturen gearbeitet.

Quellen

  1. ↑ Knuth GÖTZ, Gerhard Reichinger, Franz Zahradnik: Verfahren zum Herstellen eines Formbauteils mit einer integrierten Leiterbahn und Formbauteil. EP1517597 A2, 23. März 2005 (google.com [abgerufen am 21. April 2017]).
  2. ↑ Lösungen- Plasma Innovations. Abgerufen am 21. April 2017.
  3. ↑ Bayerische Forschungsstiftung: IMTP: Integration der MakroMID-Technologie im Pkw > Förderprojekte > Bayerische Forschungsstiftung. Abgerufen am 21. April 2017.
  4. ↑ CNA - Center for Transportations & Logistics Neuer Adler e.V.: Innovationspreis - Preisträger 2008 bis 2014. Abgerufen am 21. April 2017.
  5. ↑ Verfahren zum herstellen eines kraftfahrzeug-formbauteils mit einer integrierten leiterbahn und kraftfahrzeug-formbauteil. (google.com [abgerufen am 21. April 2017]).
  6. ↑ Verfahren zum herstellen eines kraftfahrzeug-formbauteils mit einer integrierten leiterbahn und kraftfahrzeug-formbauteil. (google.com [abgerufen am 21. April 2017]).
  7. ↑ Di Su: Direct Structuring in Action. 30. Januar 2014, abgerufen am 21. April 2017.
  8. ↑ Technologie- Plasma Innovations. Abgerufen am 21. April 2017.
  9. ↑ LPKF: Quartalsbericht, I/2015. Hrsg.: LPKF.
  10. ↑ Juergen Graner, Martin Maier, Anselm Berg: Method for producing a solenoid valve. EP2644879 A1, 2. Oktober 2013 (google.com [abgerufen am 21. April 2017]).
  11. ↑ Hans-Dieter Röhling: Leiterplatte für elektrische Schaltungen. EP1276357 A2, 15. Januar 2003 (google.com [abgerufen am 21. April 2017]).
  12. ↑ FAHRZEUGTEIL FÜR DEN AUßENBEREICH EINES KRAFTFAHRZEUGS UND KRAFTFAHRZEUG. (google.com [abgerufen am 21. April 2017]).
  13. ↑ Christian Fischer, Jörg Franke, Klaus Feldmann: Two Approaches for the Design of Molded Interconnect Devices (3D-MID). In: Proceedings of the 6th CIRP-Sponsored International Conference on Digital Enterprise Technology. Springer, Berlin, Heidelberg, 1. Januar 2010, S. 67–78, doi:10.1007/978-3-642-10430-5_6 (springer.com [abgerufen am 21. April 2017]).
  14. ↑ Vehicle camera housing with tolerance compensating connector. (google.com [abgerufen am 21. April 2017]).
  15. ↑ Juergen Graner, Martin Maier, Anselm Berg: Method for producing a solenoid valve. EP2644879 A1, 2. Oktober 2013 (google.com [abgerufen am 21. April 2017]).
  16. ↑ Türgriffeinheit für ein Fahrzeug The door handle unit for a vehicle. (google.com [abgerufen am 21. April 2017]).
  17. ↑ http://plasma-innovations.com/fileadmin/Loesungen/slider-loesungen.jpg
  18. ↑ LED-Modul mit einem Kühlkörper. (google.com [abgerufen am 21. April 2017]).
  19. ↑ Franz Gammel, Oliver ROHR: Ribletfolie und verfahren zu deren herstellung. WO2013050018 A1, 11. April 2013 (google.ch [abgerufen am 21. April 2017]).
  20. ↑ Thermoelectric element designed as textile element, has thermoelectric pad which is arranged between contact surfaces of two different materials to form interconnection between contact surfaces from electrically conductive material. (google.com [abgerufen am 21. April 2017]).
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