Elektronische Bauteile werden immer kleiner. Was vor wenigen Jahren noch als miniaturisiert galt, ist heute Standard, und die nächste Generation an Steckverbindern, Gehäusen und Kontaktträgern stellt noch höhere Anforderungen an Maßhaltigkeit, Oberflächenqualität und thermische Stabilität. Für Elektronikhersteller entsteht daraus ein konkretes Problem: Wenn ein Steckverbinder die Vorgaben an Form, Passung und Funktion nicht erfüllt, verzögert sich die Produkteinführung und es entstehen Kosten, die sich durch den gesamten Entwicklungsprozess ziehen.

Gleichzeitig müssen die fertigen Steckverbinder ihre thermischen und mechanischen Eigenschaften unter Betriebsbedingungen zuverlässig beibehalten. Prototypen, die diese Anforderungen nicht abbilden, liefern keine belastbaren Testergebnisse und sind damit für die Validierung wertlos. Genau hier setzt der Mikro 3D Druck von Boston Micro Fabrication an.

Warum Mikrospritzguss allein nicht mehr ausreicht

Elektronische Steckverbinder und Miniaturgehäuse werden traditionell im Mikrospritzguss hergestellt. Das Verfahren liefert gute Ergebnisse in der Serienproduktion, bringt aber bekannte Einschränkungen mit sich.

Die Herstellung eines Spritzgusswerkzeugs dauert typischerweise 10 bis 12 Wochen und verursacht erhebliche Kosten. Wenn sich im Laufe der Entwicklung Designänderungen ergeben, was bei komplexen elektronischen Bauteilen eher die Regel als die Ausnahme ist, muss das bestehende Werkzeug häufig verworfen werden. Ein neues Werkzeug muss bestellt, gefertigt und bezahlt werden, bevor die nächste Iteration überhaupt getestet werden kann. Jede Änderungsschleife kostet Wochen und fünfstellige Beträge.

Für die Serienproduktion ausgereifter Designs bleibt der Spritzguss das Verfahren der Wahl. Für die Entwicklungsphase, in der schnelle Iterationen und funktionale Prototypen gefragt sind, ist er zu langsam und zu teuer.

Wie Mikro 3D Druck das Prototyping elektronischer Bauteile verändert

Der Mikro 3D Druck eliminiert den Bedarf an Werkzeugen vollständig. Designänderungen werden direkt im CAD umgesetzt und innerhalb weniger Stunden als funktionales Bauteil gedruckt. Dadurch verkürzen sich die Dauer und die Kosten von Designiterationen und Testzyklen erheblich.

Allerdings ist nicht jedes 3D Druckverfahren geeignet. Herkömmliche Verfahren wie FDM oder Standard SLA erfordern Kompromisse bei Auflösung, Oberflächenqualität oder Maßhaltigkeit. Bei miniaturisierten elektronischen Bauteilen, bei denen es auf jedes Detail ankommt, sind solche Kompromisse nicht akzeptabel.

Die PµSL Technologie (Projection Micro Stereolithography) von Boston Micro Fabrication löst dieses Problem. Der Mikro 3D Druck mit PµSL fertigt kleine elektronische Bauteile mit einer Auflösung, Maßhaltigkeit und Oberflächenqualität, die der Qualität spritzgegossener Teile entspricht. Das bedeutet: Prototypen aus dem Mikro 3D Druck können direkt für funktionale Tests und Validierung verwendet werden, weil sie in Auflösung, Größe und Toleranz den späteren Serienteilen entsprechen.

Materialien, die Betriebsbedingungen standhalten

Ein Prototyp, der zwar maßlich passt, aber unter Betriebstemperaturen versagt, hat keinen praktischen Nutzen. Die PµSL Technologie von Boston Micro Fabrication basiert auf Photopolymerharzen, die speziell für zuverlässige thermische und mechanische Eigenschaften entwickelt wurden.

Elektronische Bauteile, die im Mikro 3D Druck mit diesen Harzen hergestellt werden, behalten ihre Stabilität auch bei hohen Temperaturen. Das ist entscheidend für Steckverbinder, die im Betrieb thermischen Belastungen ausgesetzt sind. Durch die thermische und mechanische Belastbarkeit der Materialien lassen sich im Mikro 3D Druck gefertigte Steckverbinder zuverlässig kontaktieren und in bestehende Baugruppen montieren. Die Prototypen verhalten sich in der Montage wie Serienteile, was eine realistische Bewertung der Assemblierung ermöglicht.

Praxisbeispiel: Steckverbinder für Steuergeräte-Testequipment

Wie präzise sich Mikro 3D Druck in der Elektronikfertigung bereits bewährt, zeigt ein Projekt von unseren Kollegen von BRIGHT, einem Entwicklungspartner für den Mobilitätssektor. Für Testsysteme eines Automobilherstellers mussten Steckverbinder mit rund 100 goldbeschichteten Pins bei Toleranzen von 20 µm gefertigt werden – zunächst ohne verlässliches Verfahren für die geforderten Stückzahlen. AM Pioneers löste die Aufgabe auf dem microArch S240 von BMF und produzierte in der Folge 18 Varianten des Steckverbinders in Kleinserien à 150 Stück. Der Verzicht auf Spritzgusswerkzeuge und die hohe Flexibilität bei Designänderungen überzeugten den Kunden ebenso wie die Prozessstabilität der Maschine im Dauerbetrieb. Den Detaillierten Artikel hierzu finden Sie hier.

Miniaturisierung vorantreiben, ohne auf Präzision zu verzichten

Die Miniaturisierung in der Elektronik schreitet ungebremst voran. Steckverbinder für Mobilgeräte, Sensoren, Wearables und Medizintechnik werden mit jeder Generation kompakter. Herkömmliche Fertigungsverfahren geraten dabei zunehmend an ihre Grenzen, weil die Kombination aus geringer Bauteilgröße, engen Toleranzen und komplexer Geometrie konventionell nur mit hohem Aufwand realisierbar ist.

Der Mikro 3D Druck von Boston Micro Fabrication bietet Elektronikentwicklern die Möglichkeit, die Präzision des Mikrospritzgusses zu erreichen, ohne die damit verbundenen Kosten und Vorlaufzeiten in Kauf nehmen zu müssen. Die PµSL Technologie liefert die Auflösung und Maßhaltigkeit, die gebraucht wird, wenn elektronische Bauteile immer kleiner werden.

Boston Micro Fabrication in der DACH Region

Als autorisierter Boston Micro Fabrication Händler in Deutschland unterstützen wir Elektronikhersteller und Steckverbinder Entwickler in der gesamten DACH Region. In unserem Technologiecenter in Esslingen am Neckar fertigen wir Benchmark Bauteile, damit Sie den Mikro 3D Druck an Ihrer eigenen Steckverbinder Geometrie bewerten können.

Sie möchten mehr über Mikro 3D erfahren? Wir helfen Ihnen, die passende Lösung zu finden. Kontaktieren Sie uns für ein Beratungsgespräch oder ein kostenloses Benchmark-Bauteil

Erik Nitsche
Sales Engineer BMF
+49 162 764 2630
erik.nitsche@am-pioneers.com