Schonendes und umweltfreundliches Entschichten von Elektronikkomponenten

Hoch beanspruchte Elektroniken, z. B. Steuersysteme für Elektroantriebe oder smarte Regler für die Wasserversorgung, werden zum Schutz vor Feuchtigkeit und anderen Umwelteinflüssen typischerweise mit einem Lack oder einer Vergussmasse versehen. Im Fall eines Defekts steht dieses Schutzsystem einer Reparatur bzw. einer Auftrennung der Komponenten entgegen, wodurch ein typischer Zielkonflikt zwischen der Langlebigkeit und Recyclingfähigkeit eines elektronischen Bauteils besteht. Gerade die Wiederverwendung von elektronischen Baugruppen ist jedoch ein Kernelement der im »European Green Economy Deal« geforderten kreislauforientierten Wirtschaft.

 

Aktuell nur manuelles Entschichten von elektronischen Bauteilen möglich

Nach aktuellem Stand der Technik gibt es für Reparaturen an derartigen Baugruppen derzeit keine Ansätze, die über ein manuelles Entfernen der Schutzbeschichtung hinausgehen. Auch beim Recycling gibt es je nach verwendetem Verguss- oder Beschichtungsmaterial deutliche Einschränkungen, weshalb es meist zu einer thermischen Verwertung kommt. Eine umweltfreundliche und flexibel einsetzbare Alternative stellen Laserabtragsverfahren dar, welche sich bereits in verschiedenen industriellen Anwendungsfeldern bewährt haben. Allerdings ist ein vollständiger und zugleich schonender Laserabtrag bei den bei vergossenen Elektronikbauteilen auftretenden 3D-Konturen, hohen Fertigungstoleranzen und hybriden Materialkombination bislang nicht möglich.

 

Ziel: Neue und automatisierbare Konzepte für das umweltfreundliche Recycling und die Reparatur von Elektronik-Bauteilen

Ziel des Projekts Rapid-KI ist die Entwicklung von Regelungskonzepten zur Überwindung der vorab erwähnten Einschränkungen bei Laserabtragsprozessen für die lokale Entschichtung von vergossenen oder schutzbeschichteten Elektronik-Bauteilen. Hierfür werden Sensordaten erfasst, mittels KI ausgewertet und für eine hochdynamische Echtzeitregelung der Laserprozesse genutzt, um innovative Recycling- und Reparaturkonzepte zu ermöglichen. Die hohe Flexibilität und Skalierbarkeit der Lasertechnik erlaubt zudem eine spätere Übertragbarkeit der Entwicklung auf verschiedenste Anwendungsfelder, z. B. Entschichtungen im Windenergiebereich, dem Schiff-, Schienen- und Flugzeugbau sowie Reparaturanwendungen im Bereich der E-Mobilität.

 

Das Fraunhofer IFAM bearbeitet im Projekt folgende Teilbereiche:

• Auswahl und Charakterisierung von Vergussmassen und Beschichtungssystemen
• Einfluss der Laserstrahlung auf die Beschichtungen und Entwicklung geeigneter (Lack-) Abtragsparameter
• Aufbau eines dynamischen Regelkreises für die Steuerung des Laserabtragssystems unter Einbindung von Sensormodulen

 

Über das Projekt:

Projektpartner:

• Fraunhofer IFAM (Koordinator)
• Fraunhofer EMI
• Fraunhofer IDMT
• Fraunhofer ILT

Projektlaufzeit:

März 2022 – Februar 2025