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Technologische Plattform für die digitale Transformation

Elektronische Baugruppen und Leiterplatten – EBL 2020
Technologische Plattform für die digitale Transformation

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Die fortschreitende Digitalisierung in allen Lebensbereichen, der Ausbau der 5G-Mobilfunknetze und der Einsatz künstlicher Intelligenz sind aktuelle Themen in der öffentlichen Diskussion über den technischen Fortschritt. Alles Themen, die unter anderem auch während der 10. DVS/GMM-Tagung in Fellbach im Mittelpunkt der Vorträge und Diskussionen standen.

Als wissenschaftlicher Tagungsleiter der vom VDE/VDI-Gesellschaft Mikroelektronik, Mikrosystem- und Feinwerktechnik (GMM) sowie DVS-Deutscher Verband für Schweißen und verwandte Verfahren e.V., Düsseldorf, ausgerichteten Veranstaltung, stand Prof. Dr. Mathias Nowottnick von der Universität Rostock zur Verfügung.

Themen der Tagung:

  • Systemkonzepte, Designtools und Simulation
  • Neue Materialien
  • Funktions- und Schaltungsträger
  • Modul- und Baugruppenfertigung
  • Aufbau- und Verbindungstechnik
  • Prozesssimulation und -steuerung
  • Maschinen- und Linienkommunikation
  • Prozesssicherheit und Produktprüfung
  • Zuverlässigkeit und Analytik
  • Packagingtrends.

Der Vorsitzende der Programmkommission Johann Weber von der Zollner Elektronik AG, Zandt, leitete in seiner Begrüßungsrede in die Thematik ein. Denn es darf nicht übersehen werden, dass all diese Entwicklungen eine technologische Plattform benötigen: Elektronische Baugruppen und Leiterplatten, mit denen sich die digitale Transformation auch sicher und effizient realisieren lässt. Daher muss die Entwicklung der Baugruppentechnologie vorangetrieben werden, um höhere Frequenzen, Spannungen und Leistungsdichten bei voranschreitender Miniaturisierung und zusätzlicher Integration von Funktionen zu ermöglichen. Gleichzeitig sollen die elektronischen Baugruppen jedoch auch robust, zuverlässig und möglichst kostengünstig sein. Gerade weil der Wettbewerb in der Baugruppenproduktion, vor allem aus Asien, ständig zunimmt, müssen die in Europa dominierenden Branchen wie beispielsweise die Medizintechnik oder die Automobilindustrie, auf das Know-how sowie neuesten Technologien für elektronische Baugruppen, die auch in Europa entwickelt werden, aufbauen können. Was die wirtschaftliche Entwicklung angeht, trübt sich das ifo Geschäftsklima ein, die Stimmung in den deutschen Chefetagen ist zum Jahresbeginn leicht gesunken und die deutsche Wirtschaft startete sehr verhalten ins neue Jahr. Dennoch wird im Bereich der Elektronik für dieses Jahr eine stabile Entwicklung erwartet. Mit Blick auf den Brexit sind die deutschen Exporte nach Großbritannien stark gesunken und es bleibt abzuwarten, wie sich alles weiterentwickelt.

Der anschließende Vortrag von Prof. Dr. Mathias Nowottnick beleuchtete das Thema Digitalisierung und deren Bedeutung. So gesagt die einfachste Definition, dass analoge Inhalte oder Prozesse in eine digitale Form oder Arbeitsweise umgewandelt werden. Die digitale Transformation ist ein Prozess der stetigen Weiterentwicklung digitaler Technologien, die Wirtschaft und Gesellschaft nachhaltig prägen und neue Gewohnheiten sowie Bedürfnisse entstehen lassen, unser Leben begleiten, beeinflussen und verändern. Eine gute Überleitung für die erste Keynote über 5G, die Schlüsseltechnologie für die Digitalisierung.

5G Mobilfunk – Technische Herausforderungen, gesellschaftliche Chancen

Der Vortrag von Prof. Dr. Oliver Ambacher vom Fraunhofer-Institut für Angewandte Festkörperphysik IAF, Freiburg, behandelte die kommende fünfte Generation drahtloser Breitbandtechnologie, die auf dem Standard 802.11ac basiert. Im Mobilfunknetz 5G sollen auch Autos, Geräte und Produktionsmaschinen Daten in Echtzeit übertragen, so dass die Menge der weltweit übertragenen mobilen Daten explosionsartig zunimmt und der Energiebedarf gleichermaßen steigt. Insofern kommt der Energieeffizienz bei der Übertragung von Daten eine zentrale Bedeutung zu. Ein Ziel von 5G ist es, durch effiziente Datenübertragung den steigenden Bedarf an elektronischer Kommunikation zu decken und gleichzeitig die Belastungen für die Umwelt möglichst niedrig zu halten. Dazu werden Frequenzbänder im Millimeterwellenbereich genutzt, welche eine zehnmal höhere Bandbreite als die bisher verfügbaren Frequenzbänder bereitstellen. Hierfür notwendig ist die Erhöhung der verfügbaren Ausgangsleistung sowie die Energieeffizienz der Netzinfrastruktur. Die Technologie der Hochfrequenz- und Leistungselektronik auf Basis von Galliumnitrid zeichnet sich unter anderem durch extrem hohe Leistungsfähigkeit und Energieeffizienz aus, und hat so viele Vorteile gegenüber der bislang vorherrschenden Siliziumtechnologie. Auch kann diese die Leistungen, die für die höheren Bandbreiten des 5G-Netzes benötigt werden, nicht erbringen. Daher setzen die Netzbetreiber auf leistungsstärkere Bauteile aus Galliumnitrid. 5G ist weit mehr als die nächste Generation des Mobilfunks und eröffnet völlig neue Geschäftsfelder für Unternehmen sowie auch Anwendungen für Endverbraucher. Denkbare Anwendungen der neuen Technologie, die die Netzbetreiber ermöglichen, sind das autonome Fahren, die Medizintechnik, industrielle Anwendungen und das Internet der Dinge.

KI und gesellschaftliche Aspekte

KI nutzt Daten, um uns bei vielen Aufgaben, die wir derzeit noch selbst erledigen, zu unterstützen, wie Prof. Dr. Wolfgang Ertel der Hochschule Ravensburg-Weingarten berichtete. Und sie wird Aufgaben erledigen können, an die wir noch nicht einmal gedacht haben. KI sind Systeme, die ihre Umgebung erfassen sowie denken und lernen können, um schließlich auf dieser Grundlage zu handeln. Algorithmen des maschinellen Lernens sowie intelligente Chatbots sind Beispiele für KI, die bereits heute von Unternehmen genutzt werden. Die großen Fortschritte der KI in den letzten 10 Jahren wurden fast nur mit neuen Lernalgorithmen erzielt. Grund hierfür ist die immense Komplexität vieler KI-Anwendungen, die eine klassische Programmierung oft unmöglich macht. Daher ist das maschinelle Lernen oft die einzige Problemlösungsstrategie. Vorgestellt wurden verschiedene Projekte wie z. B. der Serviceroboter Marvin, der für Menschen mit schwersten körperlichen Behinderungen einen Avatar darstellt, d. h. einen Ersatzkörper, und damit zu einer neuen Dimension von Freiheit und selbstbestimmtem Leben führen kann. Oder Robokoop, der als intelligenter autonomer Reinigungs- und Serviceroboter zahlreiche Aufgaben im öffentlichen Raum oder im privaten Umfeld übernehmen kann. Rabe ist ein intelligenter Rollator für die stationäre Pflege, welcher sowohl die Pflegekräfte entlastet, als auch den Bewohnern der Pflegeheime ein autonomeres Leben ermöglichen kann, um nur einige der Beispiele zu nennen. Doch stellt sich bei den vielen Innovationen die Frage, ob der Nutzen die durch Produktion und Energieverbrauch bedingten Umweltschäden rechtfertigt. Denn wir leben bereits heute ökologisch auf Pump.

EBL-Preisverleihung

Auch wurde ein Preis für das Best Paper EBL 2020 verliehen sowie der EBL-Preis für Nachwuchsforscher. So erhielten David Schütze, K.-F. Becker, C. Tschoban, C. Voigt, T. Löher, S. Kosmider, A. Ostmann, L. Böttscher, Prof. Dr.-Ing. Martin Schneider-Ramelow und Prof. Klaus-Dieter Lang (beide Fraunhofer IZM) mit dem Vortrag „Realisierung hochminiaturisierter robuster Funksensorknoten mittels Komponenteneinbettung in die Leiterplatte“ den Best Paper Award. Nadine Philippin, Alina Schreivogel, Ingo Kühne und Jan Kostelnik (Würth Elektronik GmbH & Co. KG, Research & Innovation Center, Künzelsau) mit „Elektronik einer neuen Dimension – Potenziale dehnbarer Foliensysteme bei der Entwicklung interaktiver Mikroimplantate“ den EBL-Preis für Nachwuchsforscher.

Die Tagung präsentierte einerseits neue Lösungsansätze zu den genannten Aspekten und regte gleichzeitig zur Diskussion an, wie sich diese Innovationen auf die gesamten Systeme auswirken und unter verschiedenen Einsatzbedingungen realisiert werden können. Bei der Vielfalt der Herausforderungen und Entwicklungen gelangten die Vortragenden und Teilnehmer aus unterschiedlichen Anwendungsgebieten wechselseitig zu neuen Erkenntnissen und Ansätzen. Die Konferenz und Fachausstellung „Elektronische Baugruppen und Leiterplatten EBL“ richtete sich an erfahrene Experten wie auch Neueinsteiger aus Industrie und Wissenschaft.

Die nächste und 11. Fachveranstaltung findet am 22. und 23. Februar 2022 statt, dann jedoch mit einem neuen Vorsitzenden der Programmkommission, da Johann Weber Ende diesen Jahres in den wohlverdienten Ruhestand tritt. (Doris Jetter)

www.ebl-fellbach.de

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