Warum Elektronikfertigung ins Studium gehört

Elektronikentwicklung gilt als eine der anspruchsvollsten Ingenieurdisziplinen. Doch in der Ausbildung liegt der Fokus bis heute stark auf Theorie. Themen wie Fertigung, Testbarkeit, Serienüberführung oder Sourcing spielen im Studium oft nur eine untergeordnete Rolle, obwohl sie in der industriellen Praxis über Kosten, Qualität und Markterfolg entscheiden. Die Folge: Viele Entwickler lernen erst im Berufsalltag, was fertigungsgerechtes Design wirklich bedeutet. Und das dann häufig unter Zeitdruck und mit teuren Iterationsschleifen.

Doch das könnte sich ändern. Prof. Christoph Budelmann, Professor an der Hochschule Rhein-Waal und zugleich in der Industrie tätig, setzt genau hier an. Er hat ein Lehrkonzept aufgebaut, das Elektronikfertigung, Test und Praxisnähe frühzeitig in den Studienverlauf integriert. Im Interview spricht er darüber, warum die Elektronikfertigung in Deutschland kaum systematisch gelehrt wird, wie seine Module aufgebaut sind und welche Kompetenzen Studierende heute unbedingt mitbringen sollten.

Herr Prof. Budelmann, Sie sind Professor an der Hochschule Rhein-Waal und gleichzeitig in der Industrie aktiv. Können Sie kurz erklären, wie diese Doppelrolle aussieht und was Ihre Schwerpunkte sind?

Christoph Budelmann: Hauptberuflich bin ich bei der brandgroup in Anröchte für Innovation und Geschäftsentwicklung zuständig. In dieser Rolle verantworte ich die Transformation und Diversifikation eines Familienunternehmens mit mehr als 100 Jahren Erfahrung in der Produktion von technischen Federn, das zunehmend auf die Entwicklung und Fertigung komplexer mechatronischer Systeme setzt. Parallel dazu habe ich eine Teilzeit-Professur an der HSRW für Signalverarbeitung und Netzwerktechnik, unterrichte aber auch verschiedene Fächer rund um die industrielle Elektronikfertigung.

Elektronikfertigung im Studium: Warum Praxiswissen in der Elektrotechnik fehlt

Sie haben an der Hochschule ein neues Lehrangebot zur Elektronikfertigung aufgebaut. Worum geht es dabei und was unterscheidet Ihre Module von klassischen Elektrotechnikvorlesungen?

Kaum eine Hochschule in Deutschland hat heutzutage Vorlesungsangebote im Bereich der Elektronikfertigung im Portfolio. Aus meiner Industrietätigkeit weiß ich aber, wie essenziell das Wissen über Fertigungsschritte und -technologien ist, wenn ich später elektronische Baugruppen designen will. Genau dieses Wissen und auch die dazugehörigen handwerklichen Fähigkeiten bzw. den Umgang mit den entsprechenden Werkzeugen und Maschinen lernen die Studierenden in unserem neuen Fach.

Warum haben Sie sich dafür entschieden, Fertigung, Test und Sourcing viel früher im Studium zu verankern als bisher üblich?

Ich bin 2015 als Lehrbeauftragter an die HSRW gekommen, da ein Experte für die industrielle Elektronikfertigung gesucht wurde. Damals hatte das Fach lediglich einen Umfang von einer Semesterwochenstunde, keine dazugehörigen Praktika und war auch ein ziemliches Potpourri aus unterschiedlichsten Themen, die größtenteils nur angerissen wurden und wenig strukturiert waren. Da ich mir persönlich aber als Student ein solches Fach sehr gewünscht hätte und aufgrund meines beruflichen Hintergrunds über die Erfahrungen und auch die Bedeutung der Elektronikfertigung wusste, nahm ich den Lehrauftrag gerne an und entwickelte ein entsprechendes Lehrangebot. Seit 2022 bin ich als Professor an der HSRW und im Rahmen der Konzeptionierung und Einführung eines neuen Studiengangs bot sich damit die Gelegenheit, der Elektronikfertigung mehr Raum und Bedeutung zu verschaffen. So umfasst das Fach heute insgesamt vier Semesterwochenstunden, gleichmäßig verteilt auf Vorlesung  – die eher Seminarcharakter hat – und Labor-Praktikum. Gleichzeitig wurde in die Ausstattung investiert, um auch größere Studierendengruppen an professionellen Löt- und Bestückungsarbeiten zu unterrichten.

Die komplette Prozesskette verstehen: Von der Leiterplatte bis zum Packaging

Welches grundlegende Verständnis für die gesamte Prozesskette der Elektronikfertigung möchten Sie Studierenden vermitteln, bevor sie eigene Baugruppen entwickeln oder sich in Spezialmodule vertiefen?

Die Studierenden bekommen einen Überblick über alle Schritte der Elektronikfertigung, von der Produktion einer Leiterplatte, über das Bestücken bis hin zu Testen und Verpacken. Auch Themen wie Sourcing, Obsoleszenz-Management, Kabelkonfektion, Verguss, Lackieren oder Umspritzen werden dabei berücksichtigt. Neben den theoretischen Grundlagen werden alle Schritte auch in Praktika gezeigt, in denen die Studierenden eine eigene Baugruppe designen und physisch aufbauen und in Betrieb nehmen.

Warum wird die Elektronikfertigung nicht systematisch gelehrt?

In kaum einem Elektrotechnikstudiengang nimmt die Elektronikfertigung einen systematischen Platz im Curriculum ein. Meist wird sie tangiert im Rahmen von Projektarbeiten und bleibt auf Prototypen-Ebene. Die Erarbeitung neuer Curricula und die Akkreditierung neuer Studiengänge ist auch ein sehr langwieriger Prozess – hier reden wir oftmals über Jahre.

Elektronikfertigung ist daher an den Hochschulen ein extremes Nischenthema, obwohl jeder Entwickler später genau damit konfrontiert wird. Die meisten lernen das erst im Job – oft mit schmerzhaften Iterationsschleifen, Zeitdruck und unnötigen Kosten. Hier müssen wir das Bewusstsein schaffen, dass die Fertigung ein essentieller Bestandteil der Elektronik ist und insbesondere an Hochschulen für angewandte Wissenschaften ihre Berechtigung hat neben den – ebenso notwendigen – eher theorielastigen „klassischen“ Fächern.

Wie funktioniert das Modul, das Sie an der Hochschule aufgebaut haben?

Wir starten mit einem Modul, das die komplette Prozesskette einmal durchgeht: Fertigung, Test, Gehäuse, Kabelkonfektion, Sourcing. Keine abstrakten Gleichungen, sondern echte Praxis. Die Studierende entwickeln Platinenlayouts, bauen die Baugruppen auf und nehmen sie in Betrieb. Natürlich machen sie dabei auch Fehler, aber genau aus diesen lernen sie und machen sie dann – hoffentlich – nicht noch einmal. Wenn ich nur die theoretischen Aspekte in Projekten abbilde, fehlen genau diese Erfahrungen aus der praktischen Umsetzung. Im Idealfall entwickeln die Studierenden dabei ein Projekt, das später weiter nutzbar ist – etwas, das ihnen wirklich etwas bedeutet und nicht nur auf einer Prüfungsplatine endet.

Wir hat sich dadurch der Praxisanteil im sonst eher theoretischen Elektrotechnik-Studium erhöht?

Wir haben große Laboranteile, Projektmodule und klare Praxisziele. Die Studierenden entwickeln und fertigen nicht einfach nur irgendetwas, sondern funktionierende Systeme. Im Rahmen des neuen Fachs wird beispielsweise ein 2-Kanal-Oszilloskop mit Logic-Analyzer-Eingängen entwickelt, das über USB an ein Smartphone angeschlossen werden kann, auf dem dann eine App mit der Benutzeroberfläche läuft. Jeder Studierende baut sein eigenes Gerät, das er oder sie später nutzen, erweitern oder in anderen Modulen einsetzen kann. Diese direkte Anwendung steigert die Motivation und erzeugt einen völlig anderen Lerneffekt – und das Handwerkszeug, das die Studierenden dabei mitnehmen, ist für die Industrie Gold wert, weil sie mit realen Entwicklungs- und Fertigungsproblemen schon vertraut sind.

Wie reagieren Unternehmen auf die Absolventinnen und Absolventen?

Sehr positiv. Entwickler mit Fertigungsverständnis verkürzen die Einarbeitung erheblich, weil sie typische Fallstricke früh erkennen und von Beginn an fertigungsgerechter denken. Sie sprechen mit Produktion und Einkauf auf Augenhöhe, können Testbarkeit einschätzen und liefern Designs ab, die ohne teure Nacharbeit in die Serie gehen – das ist ein echter Wettbewerbsvorteil. Daneben unterstützen mehrere Unternehmen aus der Elektronikindustrie das neue Modul, sei es mit Material für den Aufbau der Baugruppen oder Know-How im Rahmen von Gastvorträgen zu ausgewählten Themen.

Was sehen Sie im Alltag am häufigsten, wenn Kunden mit bestehenden Baugruppen zu Ihnen kommen?

Wir bekommen regelmäßig Anfragen für Baugruppen, die im EMS-Betrieb nur Kopfschütteln auslösen. Falsch platzierte Bauteile, nicht automatisierbare Prozesse, fehlende Testpunkte, obsolet gewordene Komponenten – das komplette Programm. Viele Entwickler denken Fertigung erst dann mit, wenn der Prototyp schon auf dem Tisch liegt. Dann wird es aber meist teuer, weil Testbarkeit oder Prozesskompatibilität nicht mehr ohne größeren Umbau herzustellen sind.

Wellenlöten und SMD: Warum alte Prozesse heute teuer werden können

Ein Beispiel ist Wellenlöten mit SMD-Bauteilen. Warum ist das heute ein Problem?

Das ist einer der Klassiker bei alten Baugruppen. Moderne Keramikkondensatoren sind nicht mehr für Wellenlöten spezifiziert, was viele nicht wissen. Sie können beim Durchlauf durch das 260-Grad-Zinnbad mikroskopische Risse bekommen, die man zunächst gar nicht sieht – die Baugruppe besteht häufig den End-Test und fällt erst später beim Kunden aus. Das sind die teuersten Fehler, weil sie erst unter realen Belastungen wie Temperaturwechseln oder Vibration auftreten.

Wie gehen Sie mit solchen Fällen um?

Wir sprechen offen mit den Kunden. Manchmal akzeptiert man ein Redesign, manchmal nicht – das hängt vom Produktlebenszyklus ab. Wenn eine Baugruppe ohnehin bald ausläuft, lohnt sich der Aufwand nicht zwingend. Wenn sie aber langfristig im Feld bleiben soll, führt an einem strukturierten Redesign kein Weg vorbei. Diese Redesigns zahlen sich nahezu immer aus, weil sie Stücklisten stabilisieren, Fertigungsrisiken senken und die Qualität langfristig sichern. 

Sie engagieren sich außerdem im Forschungsprojekt „Circular Electronics Repair & Automation - Automatisierte Reparatur und Recycling von industrieller Elektronik für eine nachhaltige Kreislaufwirtschaft“. Was ist das Ziel dahinter?

Das Projekt widmet sich der Kreislaufwirtschaft für industrielle Elektronik, wobei Nutzungsdauer, Reparatur und Rückgewinnung von Rohstoffen im Fokus stehen. Die Technologie basiert auf dem digitalen Produktpass basiert, der ab 2027 verpflichtend wird. Hierzu werden kleine NFC-basierte Chips direkt in die Baugruppen integriert. Damit lassen sich Reparaturen dokumentieren, Materialien auslesen, Authentifizierung umsetzen und perspektivisch sogar automatisierte Entlöt- und Reparaturprozesse steuern. Im Kern ermöglicht diese digitale Technologie erstmals, Informationen dauerhaft am Produkt selbst verfügbar zu machen – nicht nur in einer entfernten Datenbank.

KI in der Elektronikentwicklung: Assistenz statt Ersatz

Wie weit ist die Elektronikfertigung beim Thema KI?

KI ersetzt die Entwickler nicht, aber sie nimmt ihnen Routine ab: Varianten prüfen, Codegerüste erzeugen, Footprints vorbereiten und Dokumentation strukturieren. Entscheidend ist: Die Arbeitsleistung des Entwicklers bleibt eine höchstpersönliche Leistung und darf nicht blind an eine KI ausgelagert werden. Die Ergebnisse müssen geprüft, bewertet und in den größeren technischen Kontext eingebettet werden. KI wird Zeit sparen und manche Werkzeuge ersetzen – aber nicht Menschen.

Ihr Fazit: Was fehlt der Branche am dringendsten?

Ein Bewusstsein dafür, dass Fertigung, Test und Sourcing nicht am Ende kommen. Wer diese Themen früh mitdenkt, spart Zeit, Kosten und Ärger – und produziert bessere, robustere Elektronik. Und er erspart der Fertigung all die typischen Probleme, die man eigentlich schon im Design hätte lösen können. Am Ende sind dies alles Voraussetzungen, um Elektronik auch weiterhin wettbewerbsfähig in Europa entwickeln und produzieren zu können.