Zirkuläre WLAN-Router im nachhaltigen Aluminiumgehäuse
An multifunktionalen Aluminium-Gehäusen für einen WLAN-Router nach neues-
ter EU-Ökodesign-Richtlinie arbeitet ein deutsch-polnisches Konsortium aus
Forschung und Industrie. Eine substanzielle Reduzierung von Kunststoffen
und die Miniaturisierung der Leiterplattenfläche können die
Rohstoffeffizienz und Kreislauffähigkeit deutlich erhöhen.
Der WLAN-Router ist unverzichtbares Element einer vernetzten Welt. Die
kontinuierliche Weiterentwicklung von Radar- und Gehäusetechnologien
bietet neue Möglichkeiten für eine verbesserte Leistung, Funktionalität
und Umweltverträglichkeit. Die richtige Materialwahl kann dabei nicht nur
Kosten sparen, sondern Antrieb einer nachhaltigen Produktentwicklung für
eine kreislauforientierte Ökonomie sein.
Aluminium wird als Gehäusematerial bereits für verschiedene Produkte der
Informations- und Kommunikationstechnik (IKT), wie Smartphones oder
Mobilfunktransceiver verwen-det. Es ist gut recyclebar und besitzt dadurch
bereits nach zwei Produktkreisläufen einen kleineren CO2-Fußabdruck als
Kunststoffe.
In Zusammenarbeit mit den polnischen Instituten Lukasiewicz ITR und INM
sowie dem Fraunhofer IEM prüfen Forschende am Fraunhofer IZM jetzt die
Eignung des Werkstoffs für die Gehäuse handelsüblicher WLAN-Router. Dazu
wird die Anpassung einer existierenden Technologie für dreidimensional
geformte Schaltungsträger (3D Molded Interconnect Devices, 3D MID) für die
direkte Integration von Antennen auf nicht planaren Aluminiumoberflächen
erprobt. Zusätzlich wird ein Ökodesignkonzept entwickelt, mit dem sich der
Materialeinsatz reduzieren und die Recyclingfähigkeit des Produkts erhöhen
lässt. Dieser integrierte Technologie- und Ökodesignansatz soll
demonstrieren, wie zukünftige IKT-Geräte für eine kreislaufgerechte
Wirtschaft gestaltet werden können.
Multifunktionale Oberfläche dank Laserdirektstrukturierung
Neben dem Einsatz von Aluminium als Gehäusematerial soll der Router eine
multifunk-tionale Oberfläche besitzen. Die Integration von Antennen und
Sensoren auf der äuße-ren Oberfläche des Gehäuses ermöglicht eine kompakte
und effiziente Gestaltung des Routers. Die Innenseite des Gehäuses kann
zudem als Schnittstelle zur Wärmeübertra-gung genutzt werden. Zur
Integration der Antennen und Sensoren auf der Oberfläche wird die
bestehende 3D-MID-Technologie, die auf der Laserdirektstrukturierung (LDS)
eines Lacks basiert, adaptiert. Diese Technologie wurde in der
Vergangenheit nur bei Kunststoffen angewendet. Der Lack besitzt gute
Hochfrequenzeigenschaften und erlaubt somit die Integration von HF-
Strukturen und Antennen für 6 GHz. Durch ein identisches Design des Ober-
und Unterteils kann die Anzahl der benötigten Werkzeuge zur Herstel-lung
minimiert werden. So sinken auch die Herstellungskosten und die
Produktionszeit. Ein klippbarer Verschluss ohne Kleb- oder
Schraubverbindungen gewährleistet eine zu-verlässige Verbindung der
Gehäuseteile und erleichtert Wartungs- und Reparaturarbei-ten. Zudem sind
Halterungen für Aluminium-Substratträger auf der Innenseite vorgese-hen,
um eine optimale Platzierung der elektronischen Komponenten zu
gewährleisten.
Das AiF-geförderte Cornet-Projekt „ALU4CED“ (Aluminium based
multifunctional hou-sing for circular electronic devices) läuft vom
01.10.2023 bis 30.09.2025 und wird am Fraunhofer IZM durch das
Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) gefördert.
Projektpartner sind das Fraunhofer-Institut für Entwurfstechnik
Mechatronik IEM, Lukasiewicz - Institute of Non-Ferrous Metals INM sowie
das Lukasiewicz - Tele and Radio Research Institute ITR. Die
Projektpartner stehen dabei im Austausch mit In-dustrieteilnehmern. Anlass
für das Forschungsvorhaben ist die Verabschiedung der EU-Ökodesign-
Verordnung für nachhaltige Produkte (Ecodesign for Sustainable Product
Regulation, ESPR) mit neuen Anforderungen an das Ökodesign von Produkten.
Bei dem im März 2023 veröffentlichten Vorschlag der Verordnung wird die
bisherige EU-Ökodesign-Richtlinie (2009/125/EG) ersetzt und schafft eine
Grundlage für ökologisch nachhaltige, langlebige und zirkuläre Produkte.
Die ESRP weitet dabei zu betrachteten Produktgruppen und Anforderungen aus
und legt den Fokus auf energierelevante Pro-dukte. Neben Betrachtungen der
Energieeffizienz sollen u.a. Anforderungen an Ressour-ceneffizienz, an
eine nachhaltige Produktion, an Reparatur- und Kreislauffähigkeit, Prob-
lemstoffgehalten und an die Entsorgung gestellt werden. In den nächsten
Monaten wird die Verordnung final in Kraft treten.
From Silicon to Sustainability - Electronic Goes Green (EGG+)
Nähere Einblicke zum laufenden Projekt gibt es auf der vom Fraunhofer IZM
ausgerich-teten Konferenz „Electronics Goes Green (EGG+)“ im Juni 2024 in
Berlin. Unter dem Motto „From silicon to sustainability“ erhalten Sie
Einblicke in das „Life Cycle Assess-ments“ von elektronischen Komponenten,
Umwelteffekten von ausgereiften und Zu-kunftstechnologien sowie „Circular
Economy“ Strategien. Registrieren Sie sich jetzt unter
electronicsgoesgreen.org und networken Sie zu den inspirierenden Themen
auf der Konferenz oder den geplanten Touren bei Unternehmen im Raum
Berlin.
(Text: Niklas Goll)
Ökodesign-Richtlinie: https://commission.europa.eu/e
environment/standards-tools-an
requirements/sustainable-produ
regulation_en
