Dienstleistungsspektrum erweitert Agiles Rapid Prototyping

Michael Mitezki und Bodo Huber wollen mit dem 3D-Leiterplattendruck das Rapid Prototyping auf eine neue Ebene bringen.

Zur embedded world hat Phytec ein besonderes Highlight auf seinem Messestand: einen 3D-Drucker für Leiterplatten. Damit will das Unternehmen den Trend hin zu agileren Entwicklungsmethoden für Hardware unterstützen.

Für die Softwareentwicklung ist das Konzept einer agilen Entwicklung bereits Anfang der 1990er-Jahre erstmalig thematisiert worden und gewann zunehmend an Bedeutung gegenüber traditionellen Konzepten wie dem bekannten V-Prozess. Mittlerweile ist es Stand der Dinge für die Software-Welt und weckt den Wunsch, ein Äquivalent in der Hardwareentwicklung zu etablieren.

Betrachtet man beispielsweise die wachsende Maker-Szene, so fällt auf, dass viele Embedded-Projekte von der Software getrieben sind, und bei der Hardware auf günstige Module „von der Stange“ gesetzt wird, wie dem Raspberry Pi. Damit kommen die Maker schnell zu einem Proof of Concept oder einem Prototypen. Für eine mögliche Serienproduktion eignet sich diese Hardware allerdings seltener, da sie nicht den Abmessungen oder den Umweltbedingungen (Temperaturen, Vibrationen) des Endproduktes genügen.
Damit bleiben zwei Alternativen übrig: Entweder man wählt ein passenderes Modul aus der breiten Palette der Embedded-Welt oder man entwickelt die Hardware neu. Selbst bei einem passenden Modul bleibt meist der Bedarf für eine Träger-Platine, die noch zu entwickeln ist. Sind dann noch gesetzliche Vorschriften wie EMV einzuhalten, ist der Schritt hin zu einem Dienstleister sehr naheliegend.

Aber auch klassische Kunden von Embedded-Hardware verspüren einen wachsenden Termindruck durch immer kürzere Projektzeiten. Als Konsequenz ist der Zukauf von Modulen und anderen Baugruppen etabliert, und über die Jahre sind auch die Forderungen nach mehr Integration von Software gestiegen. Als Hardware-Anbieter hat Phytec schon mehrere dieser Entwicklungsstufen durchlaufen: vom reinen Modul-Lieferanten zum Anbieter von Schnellstart-Kits mit vorintegrierter Basissoftware und passenden Entwicklungs-Tools, hin zum Entwicklungsdienstleister für serientaugliche Hardware.

Jetzt will das Unternehmen den nächsten Schritt wagen und seinen Kunden einen Einstieg über agiles Rapid Prototyping anbieten und hat dazu das Dienstleistungsspektrum um den „Rapid Demonstrator Service“ erweitert: Neuprojekte starten meist mit einer Konzept- bzw. Machbarkeitsprüfung und dem Aufbau eines Funktionsmusters. Zum Ende dieser Phase ist ein in Funktion und Aussehen möglichst seriennaher Stand erwünscht. Mit dem Rapid Demonstrator Service können die Kunden in einer sehr frühen Projektphase eigenständig ein spezifisches Funktionsmuster konfigurieren – auf Basis von serienerprobten Schaltungsteilen und über 50 vorgefertigten Layout-Blöcken von Phytec. Herzstück des Rapid Demonstrators ist das phyCORE-i.MX-6-Modul (Quad-Cortex-A9 von NXP) mit 1 GByte RAM und 1 GByte Flash. Die Lieferung des Demonstrators erfolgt dann nach 15 Arbeitstagen – und das mit angepasstem Yocto-Linux-Device-Tree und Designdokumentation.

Mit Hilfe eines 3D-Druckers für Leiterplatten will Phytec noch einen Gang höher schalten: »Wir wollen die Wartezeit auf Musterplatinen von zurzeit 15 Arbeitstagen auf 5 Arbeitstage reduzieren und so im üblichen Zeitfenster eines Wochen-Sprints sein«, erklärt Michael Mitezki, Geschäftsführer von Phytec. »Diesen Service wollen wir sowohl intern als auch extern anbieten. Damit können wir unsere Kunden vom Demonstrator über den Prototypen bis hin zur Serie begleiten.«

Phytec reizt mit der durchaus nicht unbeachtlichen Komplexität der Basisboards den 3D-Drucker von Nano Dimension sehr stark aus und freut sich auf die regelmäßigen Updates des Herstellers, da diese meist für eine höhere Präzision sorgen. Der israelische Hersteller arbeitet darüber hinaus ständig an neuen Nutzungsoptionen, wie die Verbindung mehrerer starrer Platinenteile über Flexverbindungen – und das alles in einem Druckdurchgang. Möglich wird dies durch die zwei Druckköpfe des 3D-Druckers: Einer trägt eine Schicht Kunststoff auf, der andere Leitsilber. Trägt man weniger Kunststoff um die Leiterbahnen auf, hat man die Flexverbindung; trägt man mehr Kunststoff auf, hat man eine starre Platine, die für Dampfphasenlöten geeignet ist.

Die Optionen, die der 3D-Leiterplattendruck ermöglicht, sind vielfältig, verlangen aber auch nach Erfahrung mit der noch jungen Technik und eine entsprechende Auslastung des Gerätes. »Eigentlich kann man den 3D-Drucker nicht abschalten, weil die Tinten permanent umgewälzt werden müssen«, erklärt Bodo Huber, CTO von Phytec. »Das Gerät ist für den Dauerbetrieb gedacht.« Damit unterscheidet es sich deutlich von den 3D-Druckern, die nur Kunststoffspulen umformen. Ein gelegentlicher Einsatz in der Entwicklungsabteilung rentiert sich wohl nicht, und damit schlägt die Stunde der Dienstleister, die eine wirtschaftlich tragfähige Einsatzdauer besser erreichen können. Gleichzeitig ist der Erfahrungsrückfluss für den Druckerhersteller günstiger, wenn weniger Ansprechpartner über vielfältigere Erfahrungen verfügen und so die Produktweiterentwicklung einfacher steuerbar ist.

Am Anfang stehen aber klar neue Projekte. »Mit praktisch jedem neuen Projekt oder Kunden werden auch neue Ideen an uns herangetragen«, erklärt Mitezki, »daher freue ich mich schon auf die vielen Gespräche, die wir hoffentlich auf der embedded world führen werden. Ich lade jeden herzlich ein, sich von dem 3D-Leiterplattendrucker auf unserem Stand inspirieren zu lassen.«