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 sein. Aluminium wird als Gehäusematerial bereits für verschiedene Produkte der Informations- und Kommunikationstechnik (IKT), wie Smartphones oder Mobilfunktransceiver verwendet. 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 multifunktionale Oberfläche besitzen. Die Integration von Antennen und Sensoren auf der äußeren Oberfläche des Gehäuses ermöglicht eine kompakte und effiziente Gestaltung des Routers. Die Innenseite des Gehäuses kann zudem als Schnittstelle zur Wärmeübertragung 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 Herstellung minimiert werden. So sinken auch die Herstellungskosten und die Produktionszeit. Ein klippbarer Verschluss ohne Kleb- oder Schraubverbindungen gewährleistet eine zuverlässige Verbindung der Gehäuseteile und erleichtert Wartungs- und Reparaturarbeiten. Zudem sind Halterungen für Aluminium-Substratträger auf der Innenseite vorgesehen, um eine optimale Platzierung der elektronischen Komponenten zu gewährleisten.

Das AiF-geförderte Cornet-Projekt „ALU4CED“ (Aluminium based multifunctional housing 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 Industrieteilnehmern. 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 Produkte. Neben Betrachtungen der Energieeffizienz sollen u.a. Anforderungen an Ressourceneffizienz, an eine nachhaltige Produktion, an Reparatur- und Kreislauffähigkeit, Problemstoffgehalten 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 ausgerichteten Konferenz „Electronics Goes Green (EGG+)“ im Juni 2024 in Berlin. Unter dem Motto „From silicon to sustainability“ erhalten Sie Einblicke in das „Life Cycle Assessments“ von elektronischen Komponenten, Umwelteffekten von ausgereiften und Zukunftstechnologien 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/energy-climate-change-environment/standards-tools-and-labels/products-labelling-rules-and-requirements/sustainable-products/ecodesign-sustainable-products-regulation_en