Miniaturisierung in der Elektronik wird vorangetrieben

Mit der Entwicklung eines innovativen, Ressourcen und Kosten schonenden Fertigungsverfahren für eine neue Sensoren-Generation will das europäische Forschungsprojekt TINKER ein Hemmnis für die breite Umsetzung autonom fahrender Autos überwinden. Das mit Mitteln aus Horizon 2020 geförderte Projekt wird vom Produktionsforschungsinstitut Profactor in Steyr koordiniert.

Mit additiven Fertigungstechnologien zu kostengünstigen miniaturisierten Sensoren.
Foto: Profactor GmbH

Der Kontext

Autonom fahrende Autos gehören zu den Mobilitätskonzepten der Zukunft. Einer massentauglichen Umsetzung stehen aber noch einige problematische Eigenschaften der bisher dafür eingesetzten Sensoren entgegen. Diese müssen dem autonomen System jene optischen Informationen liefern, die es seine Umgebung, die Fahrbahn, Hindernisse und Gefahren erkennen lassen. Rund 45 solcher Sensoren sind notwendig, damit sich ein Fahrzeug sicher im Verkehr bewegen kann. Auf derzeitigem technischen Stand sind sie aber für eine breite Anwendung zu voluminös, zu schwer, zu energieintensiv und in Summe zu kostspielig. Das EU-Forschungsprojekt TINKER, aus Horizon 2020 finanziert und von Profactor koordiniert, bietet mit der Entwicklung eines innovativen Fertigungsverfahrens für eine neue Generation von miniaturisierten und weniger Energie verbrauchenden Sensoren eine Lösung an.

Das Projekt

Ziel des dreijährigen Projekts ist die Entwicklung eines verlässlichen, kostengünstigen und ressourceneffizienten Fertigungsverfahrens zur Produktion von miniaturisierten Sensoren. Angestrebte Forschungsergebnisse sind dabei zum einen der Aufbau einer Produktionsplattform für Sensoren, die auf additiver Fertigung – also im 3D-Druckverfahren – beruht, zum anderen die Herstellung von sowohl auf Radar- als auch auf Lasertechnologien (RADAR und LiDAR) basierten Sensoren als Anwendungsdemonstration.

TINKER setzt dabei auf den Einsatz von neuen Schlüsseltechnologien. Eine wesentliche Rolle spielt die Nanoimprint-Lithographie als additives Fertigungsverfahren, das Bauteile im Nanomaßstab herstellen kann. Damit können die Verbindungen von Mikroelektronik- und Optikkomponenten weitgehend miniaturisiert werden, was Gewicht und Energiebedarf der Sensoren wesentlich reduziert. Die Leiterbahnen und Verbindungen zwischen den Mikroelektronik-Bauteilen werden im Tintenstrahlverfahren gedruckt, was eine möglichst raumsparende Herstellung ermöglicht. Der Einsatz von Artificial Intelligence soll verhindern, dass Fehler in der Produktion überhaupt entstehen, indem Qualitätsmängel unmittelbar an die Maschinen gemeldet und von diesen automatisch noch im Prozess behoben werden. Damit wird eine Produktion ohne Ausschuss und unter größtmöglicher Ressourcenschonung erreicht.

Durch das Projekt sollen die Potenziale der Miniaturisierung in der Fertigung mikroelektronischer Bauteile wesentlich erweitert werden. Damit wird ein gewichtiger Beitrag zum Ziel des Horizon-2020-Calls „Transforming European Industry“ geleistet.

Das Konsortium

Profactor koordiniert das Projekt, an dem 15 Partner aus Industrie und Forschung, die aus acht Ländern kommen, zusammenarbeiten:

Die Partner:

Profactor GmbH, Österreich
Amires Sro, Tschechien
Robert Bosch GmbH, Deutschland
Marelli Automotive Lighting Italia Spa, Italien
Besi Austria GmbH, Österreich
Commissariat à l’energie atomique et aux energies alternatives, Frankreich
Notion Systems GmbH, Deutschland
Infineon Technologies AG, Deutschland
Ev Group E. Thallner GmbH, Österreich
Sentech Instruments GmbH, Deutschland
Idryma Technologias Kai Erevnas, Griechenland
P.V. Nano Cell Ltd, Israel
Tiger Coatings, Österreich
Inkron Oy, Finnland
Austrian Standards International, Österreich

Die Rolle der österreichischen Partner

Profactor fungiert als Projektkoordinator und verantwortet die Entwicklung additiver Fertigungsschritte, inline Inspektion und Machine Learning sowie die Maschineninteroperabilität.
Besi besorgt die Bestückung von Elektronikbauteilen in Leiterplatten und die Entwicklung der entsprechenden Komponenten der Pilotanlage.
EV Group entwickelt die Strukturierungsprozesse sowie die entsprechenden Komponenten der Pilotanlage.
TIGER ist für die Entwicklung von Inkjet-Tinten für elektrische und thermisch leitfähige Anwendungen zuständig.
Austrian Standards International unterstützt das Konsortium in Fragen zu Standards und Standardisierungen.