Duurzame printplaten van bacteriële cellulose

Met het project ‘Cellutronik’ zet Würth Elektronik Circuit Board Technology een nieuwe stap op weg naar duurzame elektronica-oplossingen. Samen met het Instituut voor Materiaalkunde van de Universiteit van Stuttgart en het Hahn-Schickard-Gesellschaft für angewandte Forschung e.V. werkt het in een consortium aan de ontwikkeling van innovatieve biogebaseerde printplaten voor elektronicatoepassingen.

De kern van het Cellutronik-project, dat is gefinancierd door het Duitse federale ministerie van Onderzoek, Technologie en Ruimtevaart (BMFTR), is het gebruik van bacteriële cellulose als alternatief basismateriaal voor printplaten. In laboratoriumomstandigheden wordt dit geproduceerd uit afvalstromen uit de landbouw, zoals aardappelschillen of okara (sojapulp). Bepaalde bacteriën zetten deze stromen door fermentatie om in een zeer zuivere vorm van cellulose. Dit cellulose wordt vervolgens verwerkt tot stabiele, plaatachtige substraten. Deze aanpak biedt veelbelovende mogelijkheden om conventionele, op aardolie gebaseerde materialen op lange termijn te vervangen en de milieu-impact gedurende de gehele levenscyclus van elektronicaproducten aanzienlijk te verminderen.

Haalbaarheid

Het Instituut voor Materiaalkunde houdt zich bezig met de ontwikkeling en optimalisering van de bacteriële processen voor de productie van de cellulosevezels. Würth Elektronik Circuit Board Technology brengt zijn expertise op het gebied van printplaattechnologie in en onderzoekt hoe bestaande productieprocessen kunnen worden aangepast en verder ontwikkeld voor deze nieuwe materialen. Het doel is om vroegtijdige industriële haalbaarheid te waarborgen en technologische innovatie te combineren met praktische toepassing.

Additive manufacturing

Het Hahn-Schickard-Gesellschaft houdt zich bezig met de ontwikkeling van additive manufacturing methoden. Met behulp van geavanceerde digitale printtechnologieën worden geleidende structuren rechtstreeks op de cellulose-oppervlakken aangebracht. Door middel van inkjetprinten met koper- en zilverinkt worden geleidende sporen precies daar aangebracht waar ze nodig zijn. Deze aanpak vermindert het materiaalverbruik, de afvalproductie en de procestijd, terwijl die meer ontwerpvrijheid bij de ontwikkeling van printplaten mogelijk maakt. Zowel de biogebaseerde substraten als de geprinte geleidende structuren zijn soldeerbaar, wat de integratie van elektronicacomponenten en compatibiliteit met bestaande productieprocessen faciliteert.

Demonstratiemodel

Het project volgt consequent de R&D-filosofie van Würth Elektronik Circuit Board Technology: innovatie wordt afgestemd op echte klantbehoeften en industriële processen. Nauwe samenwerking tussen onderzoeksinstellingen en industriële toepassingen zorgt ervoor dat nieuwe technologieën niet alleen in het lab werken, maar ook in de praktijk duurzame waarde opleveren.

Het project, dat loopt tot 31 oktober 2028, moet uitmonden in een demonstratiemodel dat de productie van meerlaagse PCB’s op basis van bacteriële cellulose en digitale drukprocessen laat zien. Hiermee willen de projectpartners aantonen dat hoogwaardige, duurzame printplaten zowel technologisch haalbaar als milieuvriendelijk zijn. De langetermijnvisie is om elektronica-oplossingen mogelijk te maken die aan het einde van hun levenscyclus geen impact op het milieu hebben, wat een zinvolle bijdrage levert aan een toekomst waarin efficiënter met hulpbronnen wordt omgegaan.