Hochschule Düsseldorf
University of Applied Sciences
Fachbereich Elektro- & Informationstechnik
Faculty of Electrical Engineering & Information Technology

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Elektro- und Informationstechnik / Mikroelektronik
14.07.2016

Förderprojekt ReffiMaL

Ressourceneffiziente Materiallösungen für die Leistungselektronik

Leistungselektronik steht im Zentrum der hocheffizienten Energiewandlung. Die zu ihrer Herstellung notwendigen strategischen Metalle sind eine wichtige Triebfeder für Materialimporte nach Deutschland. Vor dem Hintergrund des prognostizierten Marktwachstums für solche Komponenten gilt es Lösungen zu erforschen, die den Materialbedarf reduzieren, um so die Rohstoffnachfrage vom weiteren Wachstum in diesem für Deutschland strategischen Marktsegment abzukoppeln.

Im Rahmen des BMBF-Projektes „MatRessource“ ist es nun einem Forscher-Team des Labors für Mikroelektronik am Fachbereich Elektro- und Informationstechnik der Hochschule Düsseldorf unter der Leitung von Prof. Dr. Thomas Licht gelungen, Drittmittel für ein Förderprojekt zu gewinnen. Zusammen mit den Projektpartnern Pfarr Stanztechnik, Doduco und Infineon (als Projektkoordinator) werden ressourcen-schonende Methoden zum Materialeinsatz in der Elektrotechnik, insbesondere in der Leistungselektronik, in den nächsten drei Jahren erforscht.

Ziel des Projekts „Ressourceneffiziente Materiallösungen für die Leistungselektronik“ (ReffiMaL) ist der Ersatz von heutigen Verbundsystemen durch neue Materialkombinationen. Das Förderprojekt beinhaltet die Reduktion des Einsatzes von kritischen oder seltenen Materialien. Ein gesamtheitlicher und nachhaltiger Ansatz zur Reduktion dieser Materialien soll in dem BMBF-Projekt aus den verschiedenen Anwendungsperspektiven gefunden werden. Gerade in der Elektronik werden heute Elemente eingesetzt, deren Vorkommen auf der Erde stark beschränkt sind. Des Weiteren werden Materialien eingesetzt, deren Wiedergewinnung aus Elektronikschrott mit erheblichem Aufwand verbunden ist. Um diese Problematik zu verbessern, werden hier der Materialeinsatz auf das technisch notwendige beschränkt und Schichten so verkleinert bzw. so dünn ausgeführt, dass die technischen Anforderungen erfüllt werden – allerdings ohne Abstriche in der Zuverlässigkeit der Endprodukte zu erlauben.

Als Gesamtergebnis soll ein neues Materialverbundsystem vorliegen, das in Teilbereichen einen bis zu 70% geringeren Materialeinsatz ermöglicht und auf besonders kritische Rohstoffe verzichtet.
Die im Projekt entwickelten Materialkombinationen werden im Erfolgsfall zu langlebigen, korrosionsfesten und temperaturbeständigen Hochleistungskomponenten führen, die verlustarme Lösungen zur Wandlung und den Transfer elektrischer Energie ermöglichen. Die angestrebte rohstoffschonende und abfallarme Produktion soll dabei den relativen Materialkostenanteil der Komponenten senken und die Umwelt schonen. Die gefundenen ressourcenschonenden und materialeffizienten Lösungen können als Modellsystem auch für andere Bereiche der Elektronik verwendet werden.

Das Projekt hat eine Laufzeit von drei Jahren und die Ergebnisse werden durch die Arbeitsgruppe auf Konferenzen und im Rahmen von Promotionen dokumentiert. ​

ReffiMaL
Leistungselektronikbaustein (Quelle: Infineon Technologies AG)