Im Projekt »InThElekt« hat das Fraunhofer IMWS gemeinsam mit Partnern thermoplastische Composite-Sandwich-Strukturen mit integrierbaren Elektronikkomponenten, datenbasierter Qualitätssicherung und neuen Material- und Entwärmungskonzepten entwickelt. Die Ergebnisse zeigen, wie sich Bauteile leichter, funktionsreicher und fertigungsgerecht auslegen lassen.
Im Mittelpunkt der Aktivitäten am Fraunhofer IMWS stand die Entwicklung von Composite-Sandwich-Leichtbaustrukturen mit endlosfaserverstärkten thermoplastischen Deckschichten (Organobleche) und geschäumten Kernen im Thermoplast-Schaumspritzguss (TSG). Diese wurden mit dem sogenannten Negativprägen kombiniert, um höchste Schäumgrade zu realisieren (TSG-Composite-Sandwich). So lassen sich zukünftig serientaugliche Leichtbauteile mit strukturellen und funktionalen Anforderungen für Anwendungen im Automotive-Bereich umsetzen.
In umfangreichen Kampagnen wurden verschiedene Versuchs- und Demonstratorstrukturen konzipiert, werkzeugtechnisch umgesetzt und prozesstechnisch untersucht.
Für die Elektronikintegration wurden neuartige anorganische Vergussmassen hinsichtlich Wärmeleitfähigkeit, Gewicht und Zuverlässigkeit untersucht. Dazu wurden Verarbeitungskonzepte zur Anwendung in leiterplattenbasierten Elektronikbaugruppen und zur Integration in Leichtbauelemente entwickelt sowie neue Präparations- und Diagnostikmethoden für die Fehleranalyse umgesetzt. An eigens erstellten Funktionsmustern wurden Zuverlässigkeitsrisiken und Alterungsmechanismen für Elektronikkomponenten mit neuartigen Vergussmaterialien bewertet. Dazu wurden hochaufgelöste Analysen zur Mikrostrukturcharakterisierung (Ionenstrahltechniken, SEM, EDX) sowie gezielte Temperaturwechselbelastungen, Tests des Oberflächen-Isolationswiderstands (SIR-Test), Temperaturschocktests und passive Feuchte-Wärme-Tests durchgeführt, um die ablaufenden Materialreaktionen nachvollziehen und Degradationsmechanismen aufklären zu können. (jr)
