CHARM – Würth Elektronik entwickelt robuste Elektronik für raue Industrieumgebungen

Im Juni 2020 startete Würth Elektronik gemeinsam mit 36 europäischen Partnern das EU-Projekt CHARM. Das Ziel des ECSEL JU-Projekts CHARM ist es, industrielle IoT-Lösungen zu entwickeln, die eine verbesserte Toleranz gegenüber rauen industriellen Umgebungen haben. Die Digitalisierung der europäischen Fertigungsindustrien ist der Schlüssel zu ihrer fortlaufenden Erneuerung und Wettbewerbsfähigkeit. Raue Umgebungsbedingungen in den Herstellungsprozessen und in der Endbenutzerumgebung können die Chancen von IoT (Internet der Dinge) und KI (Künstliche Intelligenz) verlangsamen. Das CHARM-Projekt soll diese Herausforderung lösen.

CHARM (Challenging Environment Tolerant Smart Systems for IoT and AI) läuft über drei Jahre und ist ein umfangreiches Projekt mit 37 Partnern aus zehn europäischen Ländern und einem Gesamtbudget von 29 Mio. Euro. Die Co-Finanzierung erfolgt über das europäische Forschungsprogramm ECSEL JU, EU-Horizont 2020, nationale Fördermittelgeber der teilnehmenden Länder und die Projektpartner. Die Partner kommen aus Belgien, Deutschland, Finnland, Italien, Lettland, den Niederlanden, Österreich, Polen, der Schweiz und der Tschechischen Republik.

Das CHARM-Projekt entwickelt Technologien für die Zustandsüberwachung, vorausschauende Wartung, Automatisierung, Fertigungssteuerung in Echtzeit sowie Optimierungs- und Demonstrationssysteme für virtuelle Prototyping-Systeme und testet diese in industriellen Umgebungen. „Das Projekt CHARM wird zur Stärkung der Konkurrenzfähigkeit der europäischen Industrie auf dem Markt robuster elektronischer Komponenten und Systeme beitragen, deren unmittelbare Verfügbarkeit auch für weitere Märkte (smart systems, embedded systems, cyber physical systems) im industriellen Bereich essentiell ist“, erklärt Dr. Alina Schreivogel, Mitarbeiterin der Abteilung Forschung und Entwicklung bei Würth Elektronik Circuit Board Technology (CBT).

Die ECS-Technologien (Electronics, Components and Systems) müssen so ausgelegt sein, dass sie Kombinationen starker thermischer, mechanischer und chemischer Belastungen standhalten, die während der in der Industrie verwendeten Herstellungsprozesse auftreten. Im CHARM-Projekt werden Lösungen für die Zustandsüberwachung, vorausschauende Wartung und Qualitätssicherung in Echtzeit an sechs Use Cases demonstriert.

Die Verantwortlichen der CHARM-Use Cases kommen aus sechs verschiedenen Fertigungsbereichen: Bergbau (Sandvik Mining und Construction Oy, Finnland), Papierherstellung (Valmet Technologies Inc., Finnland), Maschinenbau (Tornos SA, Schweiz), Herstellung von Solarmodulen (Applied Materials Italia SRL, Italien), Wartung und Stilllegung von Kernkraftwerken (ÚJV Řež, a.s., Tschechische Republik) und professioneller Digitaldruck (Canon Production Printing Netherlands BV, Niederlande). Das Projektkonsortium besteht aus elf Klein- und Mittelstandsunternehmen, 14 großen Unternehmen und zwölf Forschungs- und Technologiegesellschaften. Sie repräsentieren die industrielle Wertschöpfungskette von Simulationen, Sensoren und Komponenten bis hin zu Packaging, Integration und Zuverlässigkeit sowie Konnektivität-, Cloud- und Cybersicherheitslösungen.

Im Projekt werden Sensoren für z. B. die Gaserkennung, hohe Temperaturen und hohe Drücke sowie fortschrittliche Bildverarbeitungssysteme für die Qualitätskontrolle in Echtzeit und autonome Geräte für industrielle Anwendungen entwickelt. Um sicherzustellen, dass die Sensoren den rauen Bedingungen standhalten, werden Packaging-Technologien für Elektronikkomponenten eingesetzt, die über den derzeitigen Stand der Technik hinausgehen. Die IoT-Systeme werden auch neue Lösungen für drahtlose Energieübertragung, Konnektivität und Cybersicherheit enthalten.

„Würth Elektronik wird sich im CHARM auf die Entwicklung von Aufbau- und Verbindungstechnologien für robuste Baugruppen auf Leiterplattenebene mit integrierten Sensoren fokussieren, „sagt Dr. Alina Schreivogel. „Gleichzeitig wird eine weitgehende Miniaturisierung von Sensor-Modulen bei hoher Funktionalität angestrebt. Mit unserem Expertenwissen zur leiterplattenbasierten Sensoren und Innovationsansätzen für flexible Foliensysteme werden wir unsere Projektpartner konzeptionell, technologisch, aber auch aus der Anwendersicht unterstützen.“

Valmet, der weltweit führende Entwickler und Anbieter von Technologien, Automatisierung und Dienstleistungen für die Zellstoff-, Papier- und Energieindustrie, fungiert als Projektkoordinator für CHARM. Spinverse, das nordische Innovationsberatungsunternehmen, koordinierte die Projektbeantragung und den Aufbau des Konsortiums und wurde von den Partnern ausgewählt, um die Projektplanung und -verwaltung sowie das Management und die Moderation im Verlauf des Projekts zu unterstützen.

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