Das ZIM-Innovationsnetzwerk „3D-Elektronik“

Die acht mittelständischen Industriepartner verfügen über vielfältige Kompetenzen aus den unterschiedlichsten Bereichen der Elektronikbranche. Ergänzt wird dieses Know-how von fünf Fraunhofer-Instituten und -Einrichtungen sowie zwei Universitäten. Das Konsortium hat sich das gemeinsame Ziel gesetzt, Elektronik in die dritte Dimension zu bringen.

Das Netzwerk-Konsortium besteht aus acht Industriepartnern sowie fünf Fraunhofer Instituten und Einrichtungen und zwei Universitäten. Netzwerk 3D Elektronik

Die Anforderungen an die Funktionalität und Performance elektronischer Baugruppen und Geräte steigen rapide an, während der zur Verfügung stehende Bauraum immer kleiner wird. Auch Aspekte wie Effizienzsteigerung und Miniaturisierung gewinnen zunehmend an Bedeutung. Diesen Herausforderungen soll durch Innovationen im Bereich Mikroelektronik begegnet werden. Ein besonderer Fokus liegt hierbei auf der Entwicklung von individuellen, technisch anspruchsvollen Elektronikelementen. Vor dem Hintergrund, dass Elektronik heutzutage nahezu ausschließlich zweidimensional aufgebaut und somit in der Leistung begrenzt ist, verfolgt das Netzwerk eine große Vision:

„3D-Elektronik wird zum Treiber des Fortschritts unserer Gesellschaft – sie wird in Zukunft nicht nur kostengünstig, nachhaltig und allgegenwärtig sein, sondern maßgeblich die Entwicklung neuer Produkte vorantreiben, die ohne 3D-Elektronik nicht umsetzbar sind.“

Das Zentrale Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM) ist ein bundesweites, technologie- und branchenoffenes Förderprogramm. ZIM

Zur Umsetzung dieser Vision konnten bereits im ersten Laufzeitjahr des Innovationsnetzwerkes drei durch ZIM geförderte Forschungs- und Entwicklungsprojekte ins Leben gerufen werden. Neben der Entwicklung eines erstmals industriell einsetzbaren Verfahrens zum Hinterspritzen von mit Elektronik bestückten Folien insbesondere im Zusammenhang mit Steckverbindungen zum Kontaktieren von Leiterbahnen und Auswertelektronik durch das Unternehmen Metak spielt im zweiten Vorhaben künstliche Intelligenz (KI) eine Schlüsselrolle.

Das Unternehmen Van Rickelen forscht hier gemeinsam mit dem Fraunhofer Institut für Mikroelektronische Schaltungen und Systeme (IMS) an der Integration von KI in ein eingebettetes System mit einem optischen Kameratracker. Dabei soll die Datenverarbeitung autark innerhalb des Sensorsystems auf einem Mikrocontroller stattfinden. Ein weiteres Expertenteam, bestehend aus der Gesellschaft für Elektronik und Design (GED), dem Fraunhofer IMS und der TU Chemnitz beschäftigt sich mit der Entwicklung einer energieautarken Multisensorplattform für den IoT-Bereich. Schwerpunkt in diesem Projekt ist vor allem eine neuartige Energy-Harvesting-Lösung, die in Kombination mit künstlicher Intelligenz dem modularen und miniaturisierten Aufbau des Produkts vielfältige Anwendungsmöglichkeiten bietet. Aktuell befindet sich ein weiteres Vorhaben mit einem Projekt-Gesamtvolumen von mehreren Millionen Euro in der Definition. Im Fokus steht dabei die Aufbau- und Verbindungstechnik von Nano Wired.

Das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) gewährt Zuwendungen nach Maßgabe der ZIM-Richtlinie für in der Bundesrepublik Deutschland durchzuführende FuE-Aktivitäten. BMWi

Bei der Antragsstellung und Abwicklung der FuE-Projekte wird das Konsortium durch die Netzwerkmanagementeinrichtung Jöckel Innovation Consulting vollumfänglich unterstützt, sodass sich die Netzwerkpartner ausschließlich auf die Entwicklungsarbeiten konzentrieren können. Durch regelmäßige Netzwerktreffen wird der stetige Austausch gefördert und die Entstehung neuer Ideen mittels Kreativarbeit angeregt. Die Ausrichtung der Netzwerktreffen bei Forschungseinrichtungen und mittelständischen Unternehmen erlaubt zudem neue Einblicke in den Stand der Wissenschaft und industrielle Fertigungsprozesse. Das partnerschaftliche Miteinander auf Augenhöhe fördert die Bildung von Synergien, Kompetenzaustausch und Innovationskraft.

Durch diesen Zusammenschluss können im geschützten Rahmen schon heute Lösungen für die Probleme von morgen gefunden und Themen wie Digitalisierung, intelligente Mobilität, Automatisierung, künstliche Intelligenz und vieles mehr effizient bearbeitet werden. Insbesondere die Kombination von theoretischem und praxisorientiertem Wissen entlang der Wertschöpfungskette führt zur Erschließung neuer Märkte durch verkaufsfähige Lösungen. Auf diese Weise ist es auch kleineren Unternehmen möglich, Innovationen hoher Komplexität zu realisieren und so den Unternehmenserfolg nachhaltig zu sichern. Über die Netzwerkstruktur, Nutzung von Synergieeffekten und Reichweite der anderen Partner werden die Neuentwicklungen am Markt sichtbar gemacht.

Den Blick stets Richtung Zukunft gerichtet, ist das Netzwerk offen für neue mittelständische Partner, die die Schlüsseltechnologien Hybrid-Elektronik, 3D-Druck, MID, Embedded-PCB, 3D-CSP und Flex-Starrflex kompetent ergänzen können.

Mit dem „Zentralen Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM)“ sollen die Innovationskraft und damit die Wettbewerbsfähigkeit mittelständischer Unternehmen, einschließlich des Handwerks und der unternehmerisch tätigen freien Berufe, nachhaltig gestärkt werden. Es soll zum volkswirtschaftlichen Wachstum beitragen, insbesondere durch die Erschließung von Wertschöpfungspotenzialen und die Hebung des Niveaus anwendungsnahen Wissens.

(pg)