Nachhaltige ULTCC Mehrlagen-Keramiken für eine grüne Zukunft
NAT-ULTCC entwickelt Ultra-Niedrigtemperatur-Mehrlagenkeramiken für nachhaltige Elektronikanwendungen. Durch deutlich reduzierte Sintertemperaturen werden Energieverbrauch und CO₂-Emissionen stark gesenkt. Gleichzeitig werden Recyclingmaterialien integriert und kritische Rohstoffe ersetzt.
Das NAT-ULTCC-Projekt befasst sich mit der dringenden Notwendigkeit der Dekarbonisierung in der energieintensiven Keramikindustrie. Durch die Weiterentwicklung nachhaltiger Ultra-Low-Temperature-Co-fired-Ceramics (ULTCC) zielt das Projekt darauf ab, den Energieverbrauch und die CO2-Emissionen grundlegend zu reduzieren und damit die Klimaneutralitätsziele des Europäischen Grünen Deals zu unterstützen.
Ziele und Vorgehen
Das Projekt implementiert eine digitalisierte, mehrstufige Wertschöpfungskette, die auf Ressourceneffizienz und leistungsstarke elektronische Komponenten wie Mikrowellenfilter und hermetische Gehäuse ausgelegt ist, indem es seinen Ansatz über mehrere integrierte Säulen strukturiert. Diese umfassende Strategie beginnt mit Materialinnovation und Recycling und konzentriert sich auf die Entwicklung bleifreier ULTCC-Materialien mit Sintertemperaturen unter 600 °C sowie auf das Upcycling von HTCC- und LTCC-Abfällen zur Rückgewinnung von Glaskeramiken als hochwertige Sekundärrohstoffe. Im Mittelpunkt dieses Prozesses steht die Schaffung eines Process Management Data (PMD)-Rahmenwerks, das einen digitalen Faden über die gesamte Wertschöpfungskette hinweg – von der Materialsynthese und dem Komponentendesign bis hin zur Fertigung und Validierung – etabliert, um einen „Digital Twin“ für die Echtzeitoptimierung zu ermöglichen. Darüber hinaus gewährleistet die Integration fortschrittlicher Designregeln für komplexe Mehrschichtarchitekturen eine überlegene thermische und elektrische Leistung bei gleichzeitiger Zielsetzung einer Reduzierung des Energieverbrauchs beim Sintern um ≥ 30 %. Diese Wertschöpfungskette wird durch einen strengen Fertigungs-, Test- und Validierungszyklus für Demonstratoren abgeschlossen, die 20 % recyceltes Material verwenden und 15 % kritische Rohstoffe ersetzen sollen, während gleichzeitig eine kontinuierliche Ökobilanz (LCA) und Lebenszykluskostenrechnung (LCC) durchgeführt werden, um die Gesamtumweltbelastung und Kosteneffizienz des Projekts zu überprüfen.
Synergieeffekte des Konsortiums
Das NAT-ULTCC-Konsortium schließt die Lücke zwischen Spitzenforschung und industrieller Anwendung, indem es akademische und Forschungsexperten der Technische Universität Berlin und des Fraunhofer IKTS mit weltweit führenden Industrieunternehmen zusammenbringt. Diese strategische Partnerschaft verbindet die Materialkompetenzen von Schott AG, Kuraray Europe GmbH und Kerafol Keramische Folien GmbH & Co. KG mit den spezialisierten Konstruktions- und Fertigungskompetenzen von IMST GmbH und VIA electronic GmbH. Zusammen mit der Recyclingtechnologie von ImpulsTec GmbH verwandelt das Konsortium die gesamte keramische Wertschöpfungskette in ein nachhaltigeres, digitalisiertes und zirkuläres Ökosystem.
Innovationen und Perspektiven
Zu den zentralen Innovationen zählen die Entwicklung nachhaltiger, bleifreier ULTCC-Werkstoffe, die bei Temperaturen unter 600 °C gesintert werden, die Substitution kritischer Edelmetalle sowie die erfolgreiche Integration von Recyclinganteilen. Mit Blick auf die Zukunft etabliert NAT-ULTCC eine ökologisch und ökonomisch überlegene Fertigungstechnologie für die Keramikindustrie. Dies stärkt die technologische Souveränität Europas, fördert die Klimaneutralität und liefert leistungsstarke, kompakte Bauteile für moderne elektronische Anwendungen.
