Das Institut für Energieforschung (iFE) ist ein seit 2015 bestehender fachbereichsübergreifender Zusammenschluss aus den Forschungsfeldern von sieben Professor:innen der Technischen Hochschule Ostwestfalen-Lippe an dem Campus Lemgo. Durch diese Bündelung der Kompetenzen ist es möglich dem umfangreichen und vielschichtigen Thema der Energieforschung angemessen zu entgegnen und den umweltbewussten Einsatz von Technologien und Know-How zu gewährleisten. Unter anderem werden modellbasierte Optimierungen, Bautechnik und Bau- und Mikroklimatik im Gebäude und -umfeld, Energienetze und Wandler, energieoptimierte Produktionsprozesse, Energieumwandlung und -speicherung, Kopplung von Energie- und Stoffströmen, sowie Energiemanagement von Gebäuden und Quartieren abgedeckt.
Die Arbeitsgruppe Leistungselektronik und Elektrische Antriebe von Prof. Dr.-Ing. Holger Borcherding beschäftigt sich seit vielen Jahren mit der Erforschung von Leistungselektronik und geregelten Antrieben im industriellen Umfeld. Mit über 40 deutschen Industrie- und Forschungspartner:innen wurden in den letzten 15 Jahren ca. 20 kooperative und Verbund-Forschungsprojekte durchgeführt.
Bereits vor der Gründung des Instituts forschte das Labor für Leistungselektronik und Elektrische Antriebe von Holger Borcherding gemeinsam mit dem Co-Erfinder der LDS-Technologie Prof. Dr.-Ing. Horst Wißbrock (Labor für Laser- und Mikrotechnik – Fachbereich Produktions- und Holztechnik) der TH-OWL auf dem Gebiet der MIDs. Im Jahr 2014 startete aus dieser Kooperation heraus das dreijährige Verbundprojekt itsowl-HERA (Hochintegrierter Elektronikmotor mit rotierender Antriebselektronik FKZ: 02PQ2401) des Spitzenclusters it’s OWL – Intelligente Technische Systeme Ostwestfalen-Lippe. Zusammen mit dem Forschungspartner Lenze SE wurden neuartige Methoden für den Einsatz der LDS-Technologie erforscht. Dadurch entstand ein polymerbeschichteter Schaltungsträger auf Basis eines Metallsubstrates (CMID – Coated Metal Interconnect Device). Somit konnte man die Laser Direkt Strukturierung von Leiterbahnen der herkömmlichen MIDs mit den thermischen Eigenschaften des Metallgrundkörpers kombinieren und ermöglicht so eine optimierte Wärmeabfuhr insbesondere für verlustbehaftete Leistungselektronik und Antriebstechnik.
Seit Mitte 2019 forscht die Arbeitsgruppe von Professor Borcherding des Instituts gemeinsam mit Prof. Dr.-Ing. André Springer (Labor für Lasertechnik und Additive Fertigung – Fachbereich Produktions- und Holztechnik) der TH-OWL an einer Weiterentwicklung der beschichteten Schaltungsträger. Das Projekt FHprofUnt 3D-MC²B (3D-Metalcore-LDS-Circuit-Board: 3D-Leiterkartenaufbau mittels Polymerbeschichtungen von Metallsubstraten und Laser-Direkt-Strukturierung für kompakte leistungselektronische Applikationen – FKZ: 13FH160PX8) greift die Zielsetzung von itsowl-HERA auf und überführt sie in die dritte Dimension. Als Substrat dient nun nicht mehr eine flache Metallplatte, sondern das Metallgehäuse selbst. Mit dieser Prämisse sollen kompakte platzsparende hochintegrierte 3D-Elektroniken mit optimierten Wärmemanagement entwickelt, getestet sowie die Industrialisierbarkeit der gesamten Prozesskette gezeigt werden. Dafür stehen dem Institut für Energieforschung mit den Firmen Lenze und Weidmüller zwei starke Industriepartner der Antriebs- und Automatisierungstechnik aus Ostwestfalen-Lippe zur Seite.
Das Projekt 3D-MC²B wird nicht das einzige Bereich 3D-CMID bleiben, sondern öffnet viel mehr eine Tür zu einem großen Forschungsfeld, welches im Zuge der fortschreitenden Miniaturisierung ein wichtiges Standbein darstellen kann.
Dahingehend werden im vierten Quartal 2020 die Elektronik- und Prototypenfertigung des Fachbereichs Elektrotechnik und Technische Informatik sowie das Laserlabor des Fachbereichs Produktions- und Holztechnik für die Weiterentwicklung von 3D-Schaltungsträger um einige Geräte erweitert.
Kontakt
iFE – Institut für Energieforschung
Technische Hochschule Ostwestfalen-Lippe
Holger Borcherding
Campusallee 12
32657 Lemgo
Tel.: +49 5261 7025217
Mail: holger.borcherding@th-owl.de
www.ife-owl.de
