{"id":163652,"date":"2019-01-15T19:42:39","date_gmt":"2019-01-15T18:42:39","guid":{"rendered":"https:\/\/innovationorigins.com\/?p=163652"},"modified":"2019-01-15T19:42:39","modified_gmt":"2019-01-15T18:42:39","slug":"powering-photonic-production-in-twente-mit-hilfe-des-fraunhofer-instituts","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/de\/powering-photonic-production-in-twente-mit-hilfe-des-fraunhofer-instituts\/","title":{"rendered":"Powering Photonic Production in Twente – mit Hilfe des Fraunhofer-Instituts"},"content":{"rendered":"

Auf dem Campus der Universit\u00e4t Twente<\/a> entsteht ein sehr cleverer Industrie-Inkubator. Es ist der j\u00fcngste Schritt von Fraunhofer<\/a>, Europas gr\u00f6\u00dfter anwendungsorientierter Forschungseinrichtung. Mit 72 Instituten und Forschungseinheiten in ganz Deutschland und einem Forschungsbudget von 2,3 Milliarden Euro hat dieses Netzwerk bereits einen erheblichen Einfluss auf viele gesellschaftliche Bed\u00fcrfnisse in Europa. Dazu geh\u00f6ren Gesundheit, Sicherheit, Kommunikation, Energie und Umwelt.<\/p>\n

Mehr \u00fcber die Zusammenarbeit zwischen Fraunhofer und Eindhoven erfahren Sie hier.<\/a><\/p>\n

Dr. Biba Visnjicki ist Director of Business Development am Fraunhofer Project Center<\/a> in Enschede. Sie erkl\u00e4rte Jonathan Marks, welche Auswirkungen ihre Pl\u00e4ne auf die europ\u00e4ische Photonikindustrie haben werden.<\/p>\n

\u201eDie Leute vergessen manchmal, dass Gewinne durch die Herstellung von Produkten erzielt werden, nicht in der Forschung und Entwicklung.”<\/strong><\/p><\/blockquote>\n

\u201eFraunhofer hat sich f\u00fcr eine Partnerschaft mit der Universit\u00e4t Twente entschieden, nicht nur weil sie im Herzen eines der weltweit f\u00fchrenden Cluster f\u00fcr Optik und Nanotechnologie liegt. Sondern auch wegen seines internationalen Rufs f\u00fcr Produktions- und Fertigungskompetenzen.”<\/p>\n

PHOTONIK: MESSUNG DESSEN, WAS DERZEIT NICHT MESSBAR IST<\/h3>\n

\u201eLichtbasierte Technologien erweisen sich als der Schl\u00fcssel zum Bau kleinerer, billigerer und schnellerer Ger\u00e4te, um viele gro\u00dfe gesellschaftliche Herausforderungen zu l\u00f6sen. Die Photonik wirkt sich bereits in verschiedenen Bereichen aus, darunter im Gesundheitswesen (Pr\u00e4zisionswerkzeuge in der Chirurgie, schnellere DNA-Sequenzierung), 5G-Photoniknetzwerke der n\u00e4chsten Generation, Ultra-Secure Quantum Computing, selbstfahrende und fahrerunterst\u00fctzte Fahrzeuge (LIDAR), Infrastruktur\u00fcberwachung in Flugzeugen, Lebensmittelsicherheitstests auf Krankheitserreger sowie Umwelt\u00fcberwachung auf der Erde und aus dem Weltraum. Das sind alles Bereiche, die uns an Fraunhofer interessieren.”<\/p>\n

WARUM DIE EUROP\u00c4ISCHE PHOTONIK SKALIERT WERDEN MUSS<\/h3>\n

\u201eEurop\u00e4ische Regionen wie Overijssel, Gelderland und Nordbrabant (insbesondere die Brainport Eindhoven Region) wollen Europas F\u00fchrungsrolle bei der Entwicklung und Herstellung von photonischen integrierten Chips behaupten. Die Skalierung bis zur Serienfertigung von Chips und kompletten Produktsystemen ist f\u00fcr eine prosperierende und \u00f6kologisch nachhaltige Industrie unerl\u00e4sslich. Skalierbare Produktionstechnologie ist seit jeher der Schl\u00fcssel zu anderen High-Tech-Branchen wie Automotive LIDAR-Systeme, Datacom-Applikationen, Unterhaltungselektronik und viele mehr.”<\/p>\n

Mehrere Fraunhofer-Institute in Deutschland (z.B. Heinrich-Hertz-Institut<\/a> in Berlin oder das Institut f\u00fcr Produktionstechnik<\/a> in Aachen) sind aktive Mitglieder der European Photonics Alliance, einer Initiative von PhotonDelta<\/a>. Aufgrund des komplexen und teuren Charakters dieser Nanotechnologien braucht Europa einen interregionalen kooperativen Ansatz, wenn es seine f\u00fchrenden Photonikunternehmen erfolgreich ausbauen will. Sie reagieren auf die Notwendigkeit, die Produktionsplattformen f\u00fcr photonische integrierte Schaltungen zu stabilisieren und zu skalieren, um qualifizierte, getestete und funktionelle Muster mit garantierten Lieferterminen bereitzustellen. Gro\u00dfe internationale Firmenkunden fordern einen Weg zur Kostensenkung durch modulare Scale-up-Produktion von PICs, Packaging und Testing.<\/p>\n

DEN WEG ZUM WACHSTUM VERSTEHEN<\/h3>\n

\u201eIn den letzten zwei Jahren haben wir die Bed\u00fcrfnisse f\u00fchrender Unternehmen der niederl\u00e4ndischen Photonikindustrie ber\u00fccksichtigt. Die meisten innovativen Unternehmen k\u00f6nnen ein paar Dutzend Arbeitsproben ihrer Ger\u00e4te erstellen. Die Skalierung auf 100.000 bis eine Million St\u00fcck pro Jahr, um die wachsende Kundennachfrage zu erf\u00fcllen, ist immer schwieriger.”<\/p>\n

Es ist wichtig, sich daran zu erinnern, dass sich die Mikroelektronikindustrie und die Photonik in sehr unterschiedlichen Entwicklungsstadien befinden. Der Halbleitersektor wird von gro\u00dfen multinationalen Unternehmen dominiert, die global agieren und handeln. Doch laut dem European Photonics Industry Consortium (EPIC<\/a>) haben rund 60 Prozent der europ\u00e4ischen Photonik-Unternehmen weniger als 100 Mitarbeiter. Doch sie treiben bahnbrechende Innovationen in vielen anderen Hightech-Sektoren voran und stanzen \u00fcber ihrem Gewicht in sehr fortschrittlichen, hochwertigen L\u00f6sungen. Wie werden diese Unternehmen also wachsen und gedeihen?<\/p>\n

\u201eIn der heutigen Photonikindustrie entfallen nur 20% der Kosten auf das Design und die Herstellung von photonischen integrierten Schaltungen. Aber diese Systeme auf einem Chip m\u00fcssen genau mit der Au\u00dfenwelt verbunden sein, um zu funktionieren. Deshalb machen Verpackungs- und Montageprozesse derzeit 80% der Kosten in der Entwicklung und Produktion von photonischen Systemen aus. Das muss sich \u00e4ndern. Der Grund daf\u00fcr ist unter anderem, dass die Montageprozesse immer noch manuell unter dem Mikroskop mit allen m\u00f6glichen Werkzeugen durchgef\u00fchrt werden. Das Ergebnis h\u00e4ngt sehr stark von den F\u00e4higkeiten eines menschlichen Bedieners ab und es gibt immer eine nat\u00fcrliche Grenze, wie schnell er arbeiten kann.”<\/p>\n

Warum also machen viele europ\u00e4ische Unternehmen immer noch die meisten ihrer Montageprozesse manuell? \u201eSie behaupten, dass dies darauf zur\u00fcckzuf\u00fchren ist, dass sie in Nischenm\u00e4rkten mit geringem Volumenbedarf arbeiten. Andere erkl\u00e4ren, dass die Investition in die Automatisierung zu hoch und der Return on Investment zu lang ist. Die gro\u00dfe Erfahrung von Fraunhofer in der Halbleiter- und Laserfertigung zeigt uns jedoch, dass sie kein sehr hohes Volumen ben\u00f6tigen, bevor dieser Wert “Kipppunkt” zugunsten der Automatisierung erreicht ist. Da der Markt reift und eine wesentlich k\u00fcrzere Time-to-Market unerl\u00e4sslich wird, denken Photonik-Unternehmen daher viel fr\u00fcher \u00fcber die Produktionsautomatisierung nach. Hier setzt die Expertise des Fraunhofer-Projektzentrums in Twente an.”<\/p>\n

\u201eDie meisten innovativen Unternehmen k\u00f6nnen ein paar Dutzend Arbeitsproben ihrer Ger\u00e4te herstellen. Die Skalierung auf 100.000 bis eine Million St\u00fcck pro Jahr, um die wachsende Kundennachfrage zu erf\u00fcllen, ist immer schwieriger.”<\/strong><\/p><\/blockquote>\n

VERKN\u00dcPFUNG VON FERTIGUNGSPROZESSEN WIE ZUM BEISPIEL ECHTZEITTESTS<\/h3>\n

Automatisierung verbessert nicht nur die Ausbeute und Qualit\u00e4t jedes photonischen Produkts. Es wird einfacher, Echtzeittests zu integrieren oder Fertigungsprozesse, die bisher getrennt waren, miteinander zu verbinden.<\/p>\n

\u201eTesten ist der Schl\u00fcssel zur Herstellung von hohen und niedrigen St\u00fcckzahlen. Denken Sie an ein Gro\u00dfserienunternehmen, in dem der Ausfall von 10 Ger\u00e4ten unbedeutend ist, verglichen mit den anderen 10 Millionen, die funktionieren. Auf der anderen Seite gibt es Unternehmen, deren Gesch\u00e4ftsmodell darin besteht, j\u00e4hrlich 100 hochleistungsf\u00e4hige Laser zu produzieren. Die Kosten f\u00fcr den Ausfall nur eines dieser Lasersysteme entsprechen dem Jahresgehalt von 3 Mitarbeitern.”<\/p>\n

\u201eWir k\u00f6nnen viel von der reifen Halbleiterindustrie lernen. Wenn Sie elektronische Ger\u00e4te im Gesch\u00e4ft kaufen, sind die meisten der darin enthaltenen Komponenten nicht einzeln gepr\u00fcft und kalibriert. Die Hersteller haben Prozesse entwickelt, die zuverl\u00e4ssige Chip-Ausbeuten liefern k\u00f6nnen, die so hoch sind, dass sie die Kosten f\u00fcr Ausf\u00e4lle, die bei der Ankunft “tot” sind, leicht decken k\u00f6nnen.”<\/p>\n

DAS FRAUNHOFER PARTNERSCHAFTSANGEBOT<\/h3>\n

Der neue photonische Inkubator hat seinen Sitz in Twente mit dem Ziel, europ\u00e4ischen Unternehmen flexible Montagel\u00f6sungen f\u00fcr ihre optischen Systeme anzubieten. Das bedeutet, Kunden w\u00e4hrend der gesamten Realisierungsphase einer neuartigen photonischen Produkteinf\u00fchrung zu begleiten. Das beginnt mit einem modularen Aufbau f\u00fcr Fertigung und Montage beim Prototyping.<\/p>\n

Aktuelle Automatisierungsl\u00f6sungen aus der Halbleiterindustrie sind jedoch in der Regel auf eine schnelle Produktion von 100.000 St\u00fcck oder mehreren Millionen Einheiten ausgerichtet. Es ist entweder eine Gro\u00dfserienproduktion oder nichts. Im Fraunhofer-Projektzentrum in Twente wird ein anderer Ansatz verfolgt, indem Maschinen mit einem modularen Fertigungskonzept entwickelt werden. Die Plattform kann f\u00fcr die Herstellung von einem oder zwei Prototypen verwendet werden. Nach der Validierung kann mit derselben Maschine die Produktion schrittweise von 100 auf 1000, auf 100.000 und bei Bedarf auf eine Million Komponenten pro Jahr gesteigert werden. Das Institut baut auf dem Wissen auf, das die Kollegen am Institut f\u00fcr Produktionstechnik in Aachen<\/a> f\u00fcr andere Branchen (z.B. Automotive) entwickelt haben.<\/p>\n

EINZIGARTIG SKALIERBARER ANSATZ<\/h3>\n

\u201eWir haben diese bew\u00e4hrte Technologie \u00fcbernommen und einen neuen Werkzeugkopf entwickelt, der speziell f\u00fcr die Anforderungen der Photonikindustrie an das Multi-Fibre-Handling geeignet ist. Wenn Sie die Fasern nicht mit submikroner Genauigkeit mit dem Chip verbinden und die Faserpolarisation beibehalten, gehen wertvolle Photonen verloren, die in den Chip eindringen oder ihn verlassen. Mit einer Schrittaufl\u00f6sung von weniger als 20 Nanometern und einem auf die spezifischen Bed\u00fcrfnisse photonischer Systeme zugeschnittenen Maschinenaufbau erreichen wir Endmontagegenauigkeiten im tiefen Submikronbereich – auch nach dem Bonden.”<\/p>\n

PHIX IST DER ERSTE<\/h3>\n

\u201eWir befinden uns in der Endphase der Installation der ersten kompletten Maschine f\u00fcr unseren ersten Kunden – die PHIX Photonics Assembly Facility<\/a> in der High-Tech-Fabrik in Enschede. Sie bieten Montagedienstleistungen f\u00fcr alle drei gro\u00dfen PIC-Technologieplattformen (InP, Si und SiN) an und sind auf die hybride Integration von Chip-to-Chip- und Fibre-to-Chip-Modulen spezialisiert. Wir haben eine sehr intuitive Benutzeroberfl\u00e4che entwickelt, um einen reibungslosen \u00dcbergang zur hochvolumigen Automatisierung zu gew\u00e4hrleisten. Die Prozessabl\u00e4ufe k\u00f6nnen vom Ingenieurpersonal des Kunden ohne spezielle Automatisierungskenntnisse entwickelt, getestet und robust gemacht werden.<\/p>\n

Wir sind auch stolz auf unsere Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer-Spinoff AIXEMTec<\/a>, das unser Wissen in der flexiblen Automatisierung und Auftragsfertigung lizenziert. Sie stellen die Werkzeugmaschinen her und bieten Montageleistungen f\u00fcr junge Unternehmen an, die noch im Prototypenbau sind. Alles in allem ist es ein komplettes Angebot, das den Anforderungen von Industrie 4.0 entspricht.”<\/p>\n

AUSTAUSCH VON INDUSTRIE 4.0 PRODUKTIONSWISSEN MIT DER UNIVERSIT\u00c4T<\/h3>\n

\u201eLast, but not least sind wir uns sehr wohl bewusst, dass die Ingenieure von morgen die Ver\u00e4nderungen in der Hightech-Industrieproduktion, einschlie\u00dflich der Photonik, verstehen m\u00fcssen. Unser Industrie-Inkubator in Enschede ist daher eng mit den Studierenden der Universit\u00e4t Twente verbunden. Ein gutes Beispiel ist der Masterstudiengang Product Life Cycle Management<\/a>, der Teil des Lehrplans Industrial Design Engineering ist. Es vermittelt den Studenten das Verst\u00e4ndnis f\u00fcr industrielle Prozesse und die Art und Weise, wie Daten und Branchenerfahrung genutzt werden k\u00f6nnen, um Produktentwicklungszyklen zu beschleunigen.”<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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