Im Verbundvorhaben DEEP-Opt (FKZ: 01258138/1) forschen Partner aus Wissenschaft und Industrie gemeinsam an der nachhaltigen Elektronikproduktion der Zukunft. Das Konsortium besteht aus den Forschungseinrichtungen Lehrstuhl für Fertigungsautomatisierung und Produktionssystematik (FAPS) der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, Lehrstuhl für Polymere Werkstoffe der Universität Bayreuth, Neue Materialien Bayreuth, dem Institut für Organische Chemie der TU Clausthal und den Industrieunternehmen SEHO Systems, Peters Research, MTM Ruhrzinn, KSG, BSH Hausgeräte und MPM Environment Intelligence. Unterstützung erhält das Verbundprojekt von den assoziierten Partnern Isola, Airbus und Bosch.

Angesichts enormer ökologischer Herausforderungen in der Elektronikbranche, insbesondere hohem Ressourcenverbrauch, gesteigertem Energiebedarf, erheblichen CO2-Emissionen und zunehmendem Elektroschrott, strebt das Projekt DEEP-Opt eine umfassende Verbesserung von Nachhaltigkeit und Ressourceneffizienz in der Elektronikproduktion an. Das Konsortium forscht entlang der gesamten Wertschöpfungskette an unterschiedlichen Ansätzen, um den Ressourcen- und Energiebedarf sowie die CO2-Emissionen in der Elektronikproduktion deutlich zu reduzieren.

Im Fokus stehen die Entwicklung umweltfreundlicherer Leiterplattensubstrate, einschließlich recyclingfähiger und biobasierter Werkstoffe als Alternativen zu den herkömmlichen FR4-Materialien, sowie die Anpassung der Fertigungstechniken und -prozesse an diese neuen Materialsysteme. Zusätzlich wird die Energieeffizienz bestehender Fertigungsprozesse optimiert. Beispiele hierfür sind die Entwicklung eines energieeffizienten, mittels Inkjet-Verfahren applizierbaren Lötstopplacks und die Forschung zu niedrigschmelzenden Loten für die Flachbaugruppenmontage. Umfangreiche Qualitätsprüfungen der Flachbaugruppen stellen sicher, dass Verbesserungen in Ressourcen- und Energieeffizienz nicht zu Lasten der Produktqualität und -zuverlässigkeit gehen.

Ein weiteres Schlüsselelement ist die Förderung der Zirkularität, um nachhaltige und geschlossene Materialkreisläufe in der Elektronikfertigung zu etablieren. Das Circular Design-Konzept, das eine leichte Demontage am Ende des Produktlebenszyklus und die effiziente Wiederverwendung oder das Recycling der Materialien vorsieht, minimiert den Ressourcenverbrauch und reduziert Elektroschrott. Die Integration dieser zirkulären Designprinzipien unterstützt den Übergang zu einer Kreislaufwirtschaft und die Entwicklung neuer Recyclingmethoden für traditionelle und alternative Materialsysteme. Zusätzlich wird an innovativen chemischen Recyclingverfahren für Leiterplattensubstratmaterialien geforscht, um die Nachhaltigkeit in der Branche weiter voranzutreiben.

Parallel dazu erfolgt die kontinuierliche Erfassung von Primärenergiedaten und Prozesszeiten, die eine transparente und objektive Bilanzierung alternativer Wertschöpfungsketten ermöglicht. Umfassende Lebenszyklusanalysen dienen der ganzheitlichen Bewertung der Primärenergiebedarfe und fließen in die Optimierung der Wertschöpfungsketten ein. Das Konsortium verfolgt das ambitionierte Ziel, den Primärenergieverbrauch und die CO2-Emissionen im Vergleich zum Benchmark-System FR4 um mindestens 40 % zu reduzieren, was wesentlich zur Entwicklung einer ressourcenschonenden Elektronikindustrie beiträgt.

Die umfassende Verwertungsstrategie des Projekts zielt darauf ab, die Forschungsergebnisse einem breiten Publikum zugänglich zu machen und maximale Wirkung zu erzielen. Ein wichtiger Aspekt ist die Überführung der Ergebnisse in mindestens ein Demonstrationsszenario, um den Wissenstransfer zu stärken und die Akzeptanz sowie Implementierung neuer, nachhaltiger Wertschöpfungsketten in der Elektronikindustrie zu fördern. Ein Leitfaden mit detaillierten Anleitungen und Best Practices zur Nutzung nachhaltiger Materialien und zur Optimierung der Energieeffizienz in der Flachbaugruppenfertigung wird bereitgestellt, um die Ergebnisse und Erkenntnisse aus dem Projekt direkt in die industrielle Praxis zu übertragen und eine breite Anwendung sowie Akzeptanz der entwickelten nachhaltigen Ansätze und Technologien zu fördern.

 

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