Harting Mitronics Die MID-Wertschöpfungskette aus einer Hand

Hartings 3D-MID-Fertigungstechnologien
Hartings 3D-MID-Fertigungstechnologien

Alles aus einer Hand - unter diesem Motto beschäftigt sich Harting Mitronics in der Schweiz seit zehn Jahren mit der 3D-MID-Technologie. Aus einer ehemaligen kleinen »Keimzelle« der Harting-Gruppe ist mittlerweile ein eigener Geschäftsbereich mit 40 Mitarbeitern geworden.

»Die Philosophie der Harting Technologiegruppe war es schon immer, alle qualitätsrelevanten Prozesse selbst zu beherrschen und damit auch im eigenen Haus zu haben«, erklärt Dr. Michael Römer, Head Marketing&Sales für Europa bei Harting Mitronics. Diese Strategie pflegte Harting sehr erfolgreich von Anfang an bei den Steckverbindern, also sollte sie auch die Geschäftsbasis von Mitronics sein. So arbeiten beide Bereiche im Schweizer Werk quasi Tür an Tür. Mit der MID-Technik hat das Schweizer Werk mit insgesamt etwa 130 Mitarbeitern gut zu tun: Etwa 30 Prozent der Kapazitäten nehmen die MID-Aufträge in Anspruch, der andere Teil der Ressourcen entfällt auf die Steckverbinder. Viele Arbeitsschritte der MID-Fertigung bei Harting sind automatisiert. »Die Schweiz ist ein Hochlohnland, schon alleine deshalb unterliegen wir einem gewissen Zwang zur Automatisierung«, erklärt Dr. Römer.

3D-MID ist nach Überzeugung von Dr. Römer eine Technologie, die viel Wachstumspotenzial verspricht und ihren Zenit noch lange nicht erreicht hat: »MID bietet die einzigartige Möglichkeit, elektrische und mechanische Funktionen in einem Bauteil zu kombinieren«, so Dr. Römer. Harting begleitet als Komplettanbieter den Entwicklungsprozess rund um ein MID-Produkt durch die gesamte Wertschöpfungskette hindurch: von der ersten Idee und der Ausarbeitung eines MID-fähigen Konzeptes über das Prototyping bis hin zum Serienprodukt und dessen Qualifizierung in einem zertifizierten Labor mit moderner Messtechnik. Durch die Integration aller Prozesse unter einem Dach ist Mitronics auch in der Lage, die MID-Substrate mit elektronischen Komponenten zu bestücken und voll funktionsfähige Unterbaugruppen zu liefern, die bei Harting bereits überprüft wurden. Der Kunde kann sie also direkt an die Montagelinie zur weiteren Verarbeitung übernehmen.

Übernimmt Harting Mitronics auch Teilaufgaben für den Kunden? »Grundsätzlich ja, aber mit Vorbehalt. Wir haben in solchen Fällen keinen Einfluss auf die Qualität des Vor-Produktes. Ist der Spritzguss schlecht, gibt es unter Umständen Probleme bei der weiteren Verarbeitung. Insofern fokussieren wir uns vorwiegend auf die komplette Fertigung«, erläutert der Experte.

Zum Leistungsspektrum von Mitronics zählen beide gängigen 3D-MID-Fertigungsverfahren: 2-Komponenten-Spritzguss und Laserdirektstrukturierung (LDS). LDS hat sich mittlerweile  als das führende Herstell-Verfahren herauskristallisiert. Das spiegelt auch die Verteilung der Aufträge bei Mitronics wider: 90 Prozent werden im LDS-Verfahren hergestellt, nur 10 Prozent als 2-Komponenten-Spritzguss-Teile.

Beim LDS-Prozess wird die Leiterbahn durch einen Laserstrahl definiert, der spezielle Additive aktiviert, die im Polymer enthalten sind, wodurch im Folgeprozess selektiv metallisiert werden kann. Die Metallisierung erfolgt chemisch stromlos. Standardmäßig lässt sich ein Pitch von 300 µm erzielen - also 150 µm Leiterbahnbreite und -abstand. In Einzelfällen auch weniger. Dr. Römer: »LDS ist die wirtschaftlichste Lösung für niedrige, aber auch hohe Produktionsstückzahlen. Außerdem bietet die Technologie hohe Flexibilität im Design, und die Werkzeugkosten sind relativ niedrig.« Beim 2-Komponenten Spritzguss wird die Leiterbahn durch die Verwendung zweier unterschiedlicher Materialien direkt während des Spritzgussvorgangs erzeugt. Eines davon enthält Additive, die den Kunststoff metallisierbar machen, das andere nicht. Die Metallisierung erfolgt wie beim LDS-Verfahren chemisch stromlos, allerdings lassen sich nicht so feine Leiterbahnstrukturen wie mittels LDS erzeugen: Die Leiterbahnbreite liegt in der Regel bei 300 µm, ebenso der Abstand, also ein Pitch von 600 µm. Für sehr hohe Stückzahlen ist dieses Verfahren laut Dr. Römer empfehlenswert. Allerdings sind Designänderungen nur über Werkzeugänderungen möglich, und die Kosten für das 2-Komponenten-Spritzgusswerkzeug sind relativ hoch.

Eine Herausforderung ist der Lötprozess von bestückten MID-Bauteilen: »Man muss den Anwendungsbereich sehr sorgfältig evaluieren, bevor entschieden wird, welches Verfahren zum Einsatz kommt, um hinterher keine bösen Überraschungen zu erleben«, erklärt Dr. Römer. Mitronics setzt beim Löten auf Dampfphase bis 230 °C. Dieser Prozess ist aber nur bei den teureren Hochtemperatur-Kunststoffen möglich. Bei günstigeren Kunststoffen wie PET können die Bauteile mit einem Leitkleber aufgebracht werden. Eine weitere Alternative ist das Laserlöten: In diesem Fall werden für kurze Zeit punktuell sehr hohe Temperaturen in der Lötpaste/-phase erzeugt. Somit lassen sich auch weniger wärmeresistente Kunststoffe löten.

Von Automotive bis Sensorik

Anwendungen der 3D-MID-Technologie gibt es mittlerweile in fast allen vorstellbaren Industrien und Märkten. Mitronics hat sich besonders auf Automotive, Medizintechnik und Sensorik spezialisiert. »Automotive ist für uns ein strategisches Segment. Die Volumen, die hier laufen, sind über drei bis fünf Jahre sehr hoch. Aber die Preise werden dafür, wie im Automobil-Sektor üblich, auch sehr hart verhandelt«, schildert Dr. Römer. Mitronics fertigt im Automotive-Bereich Produkte für große Tier-1-Zulieferer, darunter ein Abstands-Radarmesssystem, das in Premium-Fahrzeugen und Trucks zum Einsatz kommt. Sehr interessant ist nach den Worten von Römer der Medizin-Sektor. Hier liegen die Stückzahlen meist im fünfstelligen Bereich. Eine große Rolle spielt bei der 3D-MID-Technik als Querschnittstechnologie auch die Sensorik: Hier wird das MID-Bauteil als Sensor-Träger eingesetzt. »Derzeit existiert eine Vielzahl von Sensorträgern auf dem Markt. Jeder Kunde hat sein eigenes Format. Es böte sich an, einen universellen Sensorträger als Standard zu etablieren, um Kosten zu sparen«, gibt der Experte zu bedenken. Und welche Märkte versprechen in Zukunft noch frisches Potenzial? Hier nennt Dr. Römer zum Beispiel LED-Leuchten für Automotive- und Living-Anwendungen. »In zehn Jahren wird es meines Erachtens vorwiegend LED-Beleuchtungen geben. Und da lassen sich mit MID clevere Wärmeableitsyseme konstruieren.«