In der modernen Automobilentwicklung rücken innovative Fertigungstechnologien immer stärker in den Vordergrund. Insbesondere Additively Manufactured Electronics (AME) bieten vielversprechende Potenziale für die Integration elektronischer Komponenten in mechanische Bauteile, was nicht nur die Designfreiheit erhöht, sondern auch die Entwicklungs- und Produktionsprozesse revolutionieren könnte. Ziel dieses Beitrags ist es, die Bedeutung und Einsatzmöglichkeiten von AME im Fahrzeugbau und im industriellen Umfeld zu beleuchten und zu zeigen, wie Unternehmen wie EDAG und das Fraunhofer IAPT durch ihre Expertise und Kooperation neue und maßgeschneiderte Lösungen für diese innovative Technologie bieten.
Die Chancen durch Additively Manufactured Electronics im Automobilsektor
Die Einführung von AME steht für einen Paradigmenwechsel in der Fertigungstechnologie, insbesondere in der Automobilbranche. Die Technologie vereint mechanische und elektronische Bauteile in einem einzigen Fertigungsprozess und erlaubt es, elektronische Komponenten direkt in Strukturelle Bauteile zu integrieren. Dies ermöglicht nicht nur komplexere Designs, sondern kann auch zu einer signifikanten Kosten- und Zeiteinsparung führen. Unternehmen, die AME erfolgreich einsetzen wollen, benötigen jedoch spezialisierte Fachkenntnisse und Laborkapazitäten, die auf die Anforderungen dieser Technologie ausgerichtet sind.
Aktuelle Entwicklungen und Normen
Der Standard ISO/ASTM 52900:2015 beschreibt etablierte additive Fertigungsverfahren, wie etwa Powder Bed Fusion (PBF), Material Extrusion Filaments (MEF) und Multi Jet Fusion (MJF). Eine wichtige Rolle spielt hierbei die MID-Technologie (Mechatronic Integrated Device), die 3D-freiformbare Schaltungsträger mit integrierten elektronischen Komponenten schafft. Die Integration von Elektronik auf diesen Trägern eröffnet neue Möglichkeiten zur Gestaltung und Optimierung von Fahrzeugkomponenten.
EDAG und Fraunhofer IAPT als Partner für AME-Lösungen
Die Zusammenarbeit zwischen EDAG und Fraunhofer IAPT vereint branchenspezifische Kompetenz im Automotive- und Industrial Engineering mit umfassendem Know-how im Bereich der Forschung und Entwicklung . Die Leistungspalette reicht von Beratungen und Potenzialanalysen bis hin zur Konzeptentwicklung, Prototypenerstellung und Serienproduktion. Diese Kooperation ist für industrielle Anwender oder Automotive-Entwickler von besonderem Interesse, da sie innovative Lösungen für die Herausforderungen der Elektronikintegration bietet. 
Herausforderungen bei der Implementierung von AME im Automobilbereich
Die Anforderungen an Bauteile im Automobilbau – beispielsweise Batterie-Zellmodul-Abdeckungen – sind hoch: Sie müssen mechanischen Belastungen standhalten, eine zuverlässige Isolierung gewährleisten und für die Kleinserienfertigung geeignet sein. Die größte Chance besteht darin, beispielsweise die Elektronik funktional direkt in das Bauteil zu integrieren, was am Zellmanagement für Batteriemodulee demonstriert wird.
Risiken bei konventionellen Lösungsansätzen
Falls es nicht gelingt, Elektronik und Mechanik zuverlässig zu kombinieren, kann dies schwerwiegende Folgen haben: Die Lebensdauer von Batteriezellen könnte sich verkürzen, oder im schlimmsten Fall drohen gefährliche "Thermal Runaways". Traditionelle Prototypenbauverfahren, bei denen die Elektronik gar nicht oder nur manuell integriert wird, führen zudem zu wenig Flexibilität, eingeschränkte Kleinserientauglichkeit, hohen Kosten und längeren Entwicklungszeiten, verzögern.
Die Lösung: Integrative AME-Ansätze von EDAG und Fraunhofer IAPT
In herkömmlichen Herstellungsverfahren werden mechanische und elektronische Bestandteile eines Produkts getrennt voneinander hergestellt und anschließend montiert, bestückt und verschaltet. Bei kleinen Stückzahlen und individuellen Designanforderungen sind diese Methoden aufwendig, kostspielig, unflexibel und ineffizient.
EDAG und Fraunhofer IAPT bieten mit ihrer AME-Technologie eine Lösung, in der beide Welten mittels der additiven Fertigung in einer Prozesskette kombiniert werden. Die Leiterbahnen werden direkt ins Bauteil integriert, wodurch separate Montageschritte entfallen und die Bestückung vereinfacht wird. Die Wahrscheinlichkeit für Kontaktierungsfehler wird somit minimiert und die Zuverlässigkeit erhöht.“
Diese funktionsintegrierte Fertigung reduziert die Komplexität und eröffnet neue Möglichkeiten für die Entwicklung von Automotive Elektronik oder auch industrieller Elektronik und Mechatronik.
Die Vorteile der additiven Fertigung sind vor allem bei komplexen und funktionsintegrierten Bauteilen enorm. Sie ermöglicht eine hohe Designfreiheit ohne zusätzliche Werkzeugkosten und ist auch bei kleinen Stückzahlen und hoher Designvielfalt wirtschaftlich. Zudem entfallen durch den 3D-Druck vor Ort Transport- und Logistikkosten, und die Produktion kann flexibel und bedarfsgerecht erfolgen.
Verbesserungen und Einsparpotenziale durch AME
Die praktische Anwendung von AME hat bereits deutliche Vorteile bewiesen. Ein Beispiel aus der Zusammenarbeit von EDAG und Fraunhofer IAPT ist die Entwicklung eines funktionsintegrierten Batteriegehäusedeckels, der erhebliche Verbesserungen in mehreren Bereichen ermöglicht hat:
- Beschleunigte Prototypenverfügbarkeit: Prototypen können innerhalb weniger Wochen produziert werden, was die Entwicklungszeit drastisch verkürzt.
- Kosteneinsparungen: Besonders bei kleinen Stückzahlen lassen sich Kosteneinsparungen realisieren.
- Gewichtsreduktion: Dank AME konnte das Bauteilgewicht in Summe um bis zu 30 % reduziert werden.
- On-Demand-Fertigung: Durch eine bedarfsgerechte Fertigung oder Ersatzteilfertigung lassen sich Produktions- und Lagerkosten senken.
- Funktionsintegration von Elektronik: Elektronische Komponenten können sicher und flexibel in das Bauteil integriert werden
Praktische Anwendung und zukünftige Einsatzfelder
Die AME-Technologie bietet vielfältige Anwendungsmöglichkeiten, etwa in der Prototypenentwicklung von batterieelektrischen Fahrzeugen, im Rennsport, in der Luft- und Raumfahrt sowie in High-End-Kleinserienproduktionen. Auch in der Fertigung von intelligenten Prüfmitteln und Entwicklungshardware für neue Serienanläufe zeigt AME großes Potenzial.
Für Unternehmen, die von den Vorteilen additiv gefertigter Elektronik profitieren wollen, sind EDAG und Fraunhofer IAPT die idealen Partner. Die Kombination aus Automobil- und Forschungskompetenz garantiert maßgeschneiderte Lösungen, die die Produktionszeiten verkürzen, Kosten senken und die Gestaltungsmöglichkeiten erweitern.
„Additively Manufactured Electronics erfordert ein enges und vertrauensvolles Zusammenspiel zwischen hochqualifizierten Experten wie Fraunhofer IAPT und Generalisten sowie Automotive Engineering Experten wie EDAG, die von der Vision einer neuen Technologie überzeugt sind.“ – Dr.-Ing. Martin Hillebrecht, Jens Rasche (EDAG Group) und Dr.-Ing. Georg Cerwenka, Phillip Planitzer (Fraunhofer IAPT)
Die Zukunft der Automobilindustrie wird durch Technologien wie AME geprägt. Mit kürzeren Entwicklungszeiten, flexiblerem Design und geringeren Kosten bietet diese Technologie sowohl für etablierte Hersteller als auch für Newcomer im Automobilsektor zahlreiche Vorteile. EDAG und Fraunhofer IAPT haben gemeinsam das Know-how, um die Potenziale von Additively Manufactured Electronics voll auszuschöpfen und maßgeschneiderte, zukunftsorientierte Lösungen für die Automobilindustrie bereitzustellen.
Möchten Sie uns Feedback geben, haben Sie fachliches Interesse oder sehen Sie Potenzial, die im Blogbeitrag vorgestellte Mesmeronic-Technologie – additiv gefertigte Mechatronic Integrated Devices (MIDs) – in Ihre mechatronischen Bauteile zu integrieren?
Machen Sie mit – Ihre Erfahrung und Ihr Feedback sind wertvoll!
Nehmen Sie an der Fraunhofer IAPT Umfrage teil und gestalten Sie die Zukunft mit uns! Tragen Sie mit Ihrem Standpunkt und Ihren Sichtweisen dazu bei, die Anforderungen von morgen besser zu verstehen und die Technologie hinter Mesmeronic weiterzuentwickeln. Ihre Teilnahme hilft uns, innovative Ansätze zu hochintegrierten mechatronischen Bauteilen, also additiv gefertigten Bauteilen mit chemisch metallisierten Leiterbahnen und integrierter Elektronik, gezielt voranzutreiben.
Selbstverständlich werden wir die Ergebnisse der Umfrage mit Ihnen teilen – seien Sie ein Teil der Entwicklung von Zukunftstechnologien!
Wenn auch Sie die Potenziale von Additively Manufactured Electronics für die Fahrzeugentwicklung oder industrielle Anwendungen erschließen möchten, sprechen Sie mit unserem EDAG Senior Experten Innovations Dr.-Ing. Martin Hillebrecht.
