Forschungsschwerpunkte

Technologien für ressourceneffiziente Elektroniksysteme

Environmental & Reliability Engineering Forschungsschwerpunkte Ressourceneffiziente Elektroniksysteme
© Fraunhofer IZM

An die Umweltverträglichkeit von Elektroniksystemen werden zunehmend komplexe Anforderungen gestellt. In der Vergangenheit waren Energieeinsparungen, einzelne Schwermetalle der Aufbau- und Verbindungstechnik sowie bestimmte Flammhemmer Hauptthemen. Heute stehen kritische Ressourcen (z. B. Seltenerdmetalle und Konfliktmaterialien) aufgrund absehbarer Lieferengpässe und der Umweltauswirkungen bei der Förderung sowie weiter halogenierte Flammhemmer im Fokus der Umweltdiskussion.

Die Forderung nach hoher Ressourceneffizienz stellt in Zeiten knapper und teurer Rohstoffe die Technologieentwicklung vor besondere Herausforderungen. Ein Beispiel ist die Verwendung bio-basierter Polymere für Gehäuse und Leiterplatten zur Einsparung fossiler Rohstoffe: Die neuen Werkstoffe müssen den hohen Ansprüchen für den Einsatz in der Elektronik genügen, dürfen in der Ökobilanz nicht schlechter abschneiden als Kunststoffe auf fossiler Basis und müssen zu akzeptablen Kosten verfügbar und zu verarbeiten sein.

Die Forschung zielt auf eine effizientere Nutzung von Energierohstoffen, Metallen und weiteren Ressourcen durch Innovation in den Herstellungsprozessen, der Nutzung und/oder am Lebensende (inklusive Recycling). Bei der Technologieentwicklung kann auf mehreren Ebenen angesetzt werden: Elektronische Komponenten, Bauteilen, Geräten oder Gerätegruppen wie LED-Produkten. Die komplexen Wechselwirkungen und Schnittstellen verlangen stets einen systemischen Ansatz mit Blick über den Tellerrand.

Das Arbeitsgebiet Technologien für ressourceneffiziente Elektroniksysteme konzentriert sich auf die Schwerpunkte

  • Entwicklung von Lösungen für eine effiziente Nutzung von Ressourcen, durch Substitution, höhere Zuverlässigkeit, längere Lebensdauer und recyclinggerechtes Design
  • Bewertung und Vergleich von Technologien und Materialien hinsichtlich ihrer Ressourceneffizienz
  • Optimierung der Umweltverträglichkeit von Verfahren der Aufbau- und Verbindungstechnik
  • Abschätzung der Umweltauswirkungen einer späteren Serienfertigung („Lab to Fab“)

Projekte im Forschungsschwerpunkt Technologien für ressourceneffiziente Elektroniksysteme

Lignin als nachwachsender Rohstoff für Anwendungen in der Elektronik (E-Lignin)

Lignin ist ein Nebenprodukt der Zellstoff- bzw. Papierherstellung. Im Projekt werden verschiedene Anwendungen für die Elektronik untersucht: ligninbasierte Leiterplattensubstrate, Siebdruckrahmen sowie Bohr- und Fräsunterlagen.

Cycling resources embedded in systems containing Light Emitting Diodes (cycLED)

Das Projekt cycLED hat zum Ziel, Ressourcenflüsse entlang der Lebenszyklusphasen von LED-Produkten zu optimieren.

Integrierte Ansätze zur Rückgewinnung von Spurenmetallen und zur Verbesserung der Wertschöpfung aus Elektro- und Elektronikaltgeräten (UPgrade)

Elektro- und Elektronikaltgeräte (EAG) sind eine wichtige Rohstoffquelle für kritische Spurenmetalle. Ziel von UPgrade ist es, bei der Behandlung von EAG und deren Komponenten über alle Stufen der Recyclingkette, die Anreicherung von ausgewählten Metallen durch neue und optimierte Prozesse und Prozessketten zu erreichen.

Biokunststoffe für die Elektronik (BioX)

Inzwischen haben vor allem große Handy- und Laptophersteller Produkte mit Gehäusen basierend auf Biokunststoffen im Angebot und verweisen darauf gezielt im Marketing. Nicht die Bioabbaubarkeit, sondern die langfristige Sicherung der Ressourcenbasis durch langlebige zuverlässige Materialien stehen im Vordergrund.

Innovations- und Technikanalyse für Autonome verteilte Mikrosysteme (ITA AVM)

Drahtlose Sensornetzwerke können in zahlreichen Anwendungen durch Prozess- und Zustandsüberwachung die Effizienz technischer Vorgänge deutlich steigern und damit einen positiven Effekt auf die Umwelt erreichen.

Vermeidung von unnötigem Stromverbrauch bei netzwerkfähigen Geräten (ZeWin)

Das ZeWin System sorgt dafür, dass Netzwerkgeräte nur dann Strom verbrauchen, wenn sie auch genutzt werden. Das System ersetzt den üblichen Netzwerkswitch und schaltet Netzwerkgeräte bedarfsgerecht ein und aus (0 Watt).

Post-Consumer High-tech Recycled Polymers for a Circular Economy (PolyCE)

PolyCE hat das Ziel die Machbarkeit einer zirkulären Wertschöpfungskette von hochwertigen Kunstoffen zu demonstrieren. Insbesondere wird PolyCE technische Anforderungen für die gesamte Wertschöpfungskette erarbeiten und ein Sortiersystem für recycelte Kunststoffe entsprechend ihrer Materialeigenschaften und ihrer endgültigen Eignung für die Anwendung entwickeln.