Maßgeschneiderte leitfähige Schaumstofflösungen: Vom Konzept zur Serienproduktion

Einführung

Wenn handelsübliche EMI-Abschirmmaterialien den extremen Anforderungen an Struktur, elektrische Eigenschaften oder Zuverlässigkeit nicht mehr genügen, ist kundenspezifischer leitfähiger Schaumstoff die entscheidende Lösung.
Dieser Artikel bietet einen vollständigen, ingenieurtechnisch orientierten Überblick über den Workflow der tiefgreifenden Kundenanpassung von Konlida . Er umfasst die Definition von Anforderungen, die gemeinsame Entwicklung, die Materialformulierung, die Werkzeugentwicklung und die skalierbare Massenproduktion – veranschaulicht durch reale Anwendungen in der Automobilelektronik, bei faltbaren Smartphones und medizinischen Bildgebungssystemen.

Wann ist maßgefertigter leitfähiger Schaumstoff notwendig?

Individuelle Entwicklungen bieten messbare Vorteile, wenn ein Projekt einen der folgenden vier Auslöser aufweist.

1. Extreme räumliche und geometrische Einschränkungen

Typische Szenarien:

• Gebogene oder unregelmäßige Montageflächen

• Z-Achsen-Spielraum unter 0,3 mm

• Extrem lange oder asymmetrische Seitenverhältnisse

Anpassungswert:
Speziell entwickelte Profile gewährleisten einen vollständigen, formschlüssigen Kontakt, maximieren die Raumausnutzung und verhindern elektromagnetische Störungen, die durch unvollständige Erdung oder Toleranzüberschreitungen bei der Montage entstehen können.

2. Widersprüchliche Leistungsanforderungen

Typische Szenarien:

• Extrem niedriger Kontaktwiderstand (<0,01 Ω)

• Hohe Temperaturbeständigkeit (>150 °C)

• Extrem niedrige Kompressionskraft (<5 N/cm²)

Anpassungswert:
Durch die gemeinsame Optimierung der Materialzusammensetzung und des Strukturdesigns an der Quelle durchbricht maßgeschneiderter leitfähiger Schaumstoff die Leistungsgrenzen von Standardprodukten und erzielt eine ausgewogene, multikriterielle Leistung.

Für ein tieferes Verständnis der Leistungskompromisse siehe
Bewertung von Herstellern leitfähiger Schaumstoffe: Datenbasierte Analyse der Branchenführer

3. Raue Umgebungen und Langzeitzuverlässigkeit

Typische Szenarien:

• EV-Akkupacks

• Telekommunikationsausrüstung für den Außenbereich

• Medizinische oder industrielle Elektronik, die Vibrationen, Feuchtigkeit oder korrosiven Medien ausgesetzt ist

Anpassungswert:
Spezielle Substrate und Schutzbeschichtungen werden ausgewählt und durch anwendungsspezifische beschleunigte Lebensdauertests validiert, um eine stabile EMV-Leistung während des gesamten Produktlebenszyklus zu gewährleisten.

4. Besondere Fertigungs- oder Integrationsanforderungen

Typische Szenarien:

• Vorgeformte Teile für die automatisierte Montage

• Integrierte Klebeschichten oder Funktionsfolien

• Spezielle Farb- oder Kosmetikanforderungen

Anpassungswert:
Einteilige, sofort einsatzbereite Lösungen eliminieren die Nachbearbeitung beim Kunden und verbessern so die Produktionseffizienz und -konsistenz.

Konlidas sechsstufige Methodik zur kundenspezifischen Softwareentwicklung

Unser Anpassungsprozess basiert auf einer intensiven gemeinsamen Entwicklungsarbeit , die eine Abstimmung vom Konzept bis zur Serienproduktion gewährleistet.

Schritt 1: Anforderungsanalyse und DFM-Überprüfung

In gemeinsamen technischen Workshops werden Leiterplattenlayouts, 3D-Gehäusedaten und Fertigungsbeschränkungen analysiert. Die Ergebnisse umfassen eine kundenspezifische technische Spezifikation und DFM-Empfehlungen.

Schritt 2: Auswahl des Materialsystems und Formulierungsentwicklung (Kernschritt)

Anstatt bestehende Materialien zu kombinieren, entwickelt Konlida die Lösung anhand von drei entscheidenden Dimensionen:

Schritt 3: Strukturelle Auslegung und Simulation

Mithilfe von CAD/CAE-Werkzeugen optimieren Ingenieure die Querschnittsgeometrie, die Druckspannungsverteilung und die Strompfade. Kritische Merkmale wie Toleranzen, Positionierung und Entlüftung werden in dieser Phase finalisiert.

Schritt 4: Prototyping und Werkzeugentwicklung

Zur Validierung der Montage werden Rapid Prototypen hergestellt, während parallel dazu Präzisionsformteile oder Stanzwerkzeuge entwickelt werden, um eine gleichbleibende Serienproduktion zu gewährleisten.

Schritt 5: Umfassende Validierungstests

Sonderanfertigungen werden einer strengeren Prüfung unterzogen als Standardprodukte:

• Elektrische Eigenschaften: Kontaktwiderstand, Schirmdämpfung, Strombelastbarkeit

• Mechanische und umweltbezogene Eigenschaften: Spannungsrelaxation, Vibration, Temperaturwechsel, chemische Beständigkeit

• Prozesskompatibilität: Lötprofilanpassung, Haftfestigkeit, automatisierte Bestückungsprüfung

Schritt 6: Massenproduktion und laufende Unterstützung

Nach der PPAP-Genehmigung wird die SPC-Überwachung für kritische Parameter implementiert. Ein dedizierter Supply-Chain-Support gewährleistet schnelle Reaktionszeiten und eine stabile Lieferung.

Branchenerprobte Fallstudien zur Anpassung

Fall 1: Kfz-Gateway-Steuermodul

Herausforderung: Langes, gebogenes Aluminiumgehäuse mit mehreren Leiterplatten, die eine parallele Erdung erfordern.
Lösung: Maßgeschneiderter, mehrpoliger, leitfähiger Schaumstoff in „Oktopus-Form“ mit hochleitfähiger Beschichtung und Silikonkern mittlerer Härte.
Ergebnis:

• 60% Reduzierung der Erdungsimpedanz

• 70 % Verbesserung der Montageeffizienz

• Hat die Zuverlässigkeitsprüfung nach Automobilstandard bestanden.

Fall 2: Ultradünner, faltbarer Smartphone-Scharnierschutz

Herausforderung: Dynamischer Innenraum mit einer erforderlichen Dicke von <0,25 mm über Millionen von Biegezyklen.
Lösung: Ultradünnes leitfähiges Gewebe kombiniert mit mikrogeschäumtem Silikon, optimiert durch Scharnierbewegungssimulation.
Ergebnis:

• Enddicke: 0,22 mm

• Leistungsverschlechterung von <2 dB nach 500.000 Faltungen

Fallbeispiel 3: Modul für medizinische Bildgebungsdetektoren

Herausforderung: Null Toleranz gegenüber Verunreinigungen durch Metallpartikel und extrem rauscharme Erdung in starken Magnetfeldern.
Lösung: Staubfreier Spezialschaum mit vollständig versiegelter Goldbeschichtung, hergestellt in einer kontrollierten Reinraumumgebung.
Ergebnis:

• Erfüllte höchste Sauberkeitsstandards

• Bodenrauschen unterhalb der Systembasislinie

• Hilfe bei der FDA-Zertifizierung

Langfristige Zuverlässigkeitsrisiken wie Korrosion werden diskutiert in
Verborgene Korrosion von leitfähigem Silikonkautschuk: Wie mikroskalige Elektrochemie die EMV-Zuverlässigkeit untergräbt

Häufig gestellte Fragen

Frage 1: Wie sieht der typische Entwicklungszeitraum und die Mindestbestellmenge aus?
A: Die Standardentwicklung dauert 6–8 Wochen , inklusive Validierung. Die Fertigung von Prototypen kann ab einigen hundert Stück beginnen, die Stückzahlen für die Massenproduktion sind flexibel.

Frage 2: Wie werden die Kosten für die individuelle Anpassung kontrolliert?
A: Wir bieten gestaffelte Lösungen an – von Materialsubstitution und struktureller Feinabstimmung bis hin zur kompletten kundenspezifischen Entwicklung – wobei Leistung und Kosten auf jeder Stufe klar aufeinander abgestimmt sind.

Frage 3: Wie wird geistiges Eigentum geschützt?
A: Konlida hält sich strikt an Geheimhaltungsvereinbarungen. Die Eigentumsrechte an kundenspezifischen Designs sind vertraglich klar definiert und werden in der Regel dem Kunden zugewiesen oder gemeinsam genutzt.

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Wenn Ihre Anwendung mit einem der oben genannten Anpassungsauslöser übereinstimmt, ist eine maßgeschneiderte Lösung der zuverlässigste Weg zu einer überlegenen EMV-Leistung.

Vorbereiten: 3D-Zeichnungen, EMV-Prüfberichte und wichtige Leistungsziele
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