Unerwartete technologische Entwicklungen

Trend

Hat die Leiterplatte ausgedient?

Phil Gilchrist, VP und CTO von TE Connectivity (TE), spricht über unerwartete technologische Entwicklungen, die unsere derzeitigen Möglichkeiten verändern werden, und warum sie sich durchsetzen.

Die Geschichte von Glasgow ...

Die Welt ist nicht zuletzt deshalb so interessant, weil sie sich so unvorhersehbar entwickelt. Dies wurde mir vor einigen Monaten wieder bewusst, als ich erfuhr, dass im schottischen Glasgow nun kleine Satelliten hergestellt werden. Als ich das las, erinnerte ich mich an meine Kindheit im East End von Glasgow in den 70er-Jahren. Die Stadt war trotz ihrer reichen Tradition hinsichtlich Handel und Erfindungen ziemlich heruntergekommen. Im Viertel meiner Kindheit verwitterten riesige verlassene Backsteingebäude. Große Kräne und verrostete Schienen von Privateisenbahnen waren stumme Zeugen der Vergangenheit der Stadt. Es wirkte wie ein industrielles Pompeji. Entlang des Clyde gab es in Glasgow einst über 50 Schiffswerften. Hier wurden berühmte Schiffe wie z. B. die Lusitania und die Queen Elizabeth (1 und 2) gebaut. In den 70ern waren nur noch drei oder vier Werften übrig, die hauptsächlich von der Royal Navy und der Ölindustrie genutzt wurden. Als hätte die industrielle Revolution einfach aufgehört. Es war keine schöne Zeit.

... kann sich wiederholen

Clyde Space (clyde-space.com) fertigt nun Satelliten für jeweils 50.000 Dollar, die man online kaufen kann. Wenn dies für Sie nicht eine ebenso faszinierende wie hoffnungsfrohe Nachricht ist, haben Sie vielleicht nur deren Tragweite noch nicht erfasst. Sie müssen nicht die 70er in Glasgow miterlebt haben, um sich über diese doppelt frohe Botschaft von Neuerfindung und Vorstellungskraft zu freuen.

Kühl

Höhere thermische Effizienz als Leiterplatten

Robust

Konstante Signalleistung auch in anspruchsvollen (sehr heißen) Umgebungen

Einfach

Einfaches Trennen und Austauschen

Unerwartete Entwicklungen

Technologie neu gedacht

Unerwartete technologische Entwicklungen, die unsere derzeitigen Möglichkeiten verändern werden, setzen sich durch. Sie haben Glasgow den Einstieg in den Wettlauf in den Weltraum ermöglicht. Der Transistor und das Internet sind offensichtliche unerwartete technologische Entwicklungen. Es gibt jedoch weitere, die weniger Aufmerksamkeit erlangen: neue Materialien und Chemikalien, kostengünstige drahtlose Kommunikation und Software, die komplexe Produkte simuliert, bevor auch nur eine Mutter oder Schraube montiert wurde. 3D-Drucker eröffnen jedem die Möglichkeit, für wenige Hundert Euro ein eigenes mechanisches Prototypenlabor einzurichten. Mit äußerst günstigen GPS-Chips können Sie so gut wie alles orten.

Der Tod der Leiterplatte?

Beginn des Zeitalters netz- und datenkabelbasierter Architekturen

Stellen Sie sich eine andere mögliche unerwartete technologische Entwicklung vor: das Entstehen von netz- und datenkabelbasierten Architekturen, die den Wert und Nutzen von Leiterplatten zunichte machen. Leiterplatten dienen als mechanische Grundlage und elektrische Verbindung für fast alle nur erdenklichen elektronischen Produkte. Leitfähige Spuren sind in das meist grüne Material verwoben und verbinden die angelöteten Komponenten. Nachteilig an Leiterplatten ist, dass sie die Designs einschränken (denn letztlich sind sie flache, steife Platten), unpraktisch hinsichtlich Handhabung und Reparatur sind, hohe Herstellungskosten verursachen und auf Entfernung deutlich an Signalstärke einbüßen. Seit vielen Jahren haben sich die Leiterplatten nicht sonderlich geändert. Deshalb gehen wir auch davon aus, dass es sie immer geben wird.

Dank kabelbasierter Architekturen müssen die Designer nicht um eine flache Platte in der Mitte des Produkts herum entwickeln. Der Designer lässt die Platte einfach weg und vermeidet so die erwähnten Probleme. Netz- und Datensteckverbinder können mühelos dort angeschlossen werden, wo sie hingehören. Ohne die Einschränkungen einer flachen Leiterplatte ist mit passiven (also nicht mit Strom versorgten Kupfer- oder Glasfaser-)Kabeln eine bis zu vier Mal größere Entfernung möglich – mit aktiven (z. B. optischen) Kabeln können sogar mehrere Kilometer zwischen den Steckverbindern liegen. Während Leiterplatten koplanare Architekturen erfordern, verbinden kabelbasierte Architekturen die Komponenten in beliebigen Richtungen. Der physische Aufbau kann so wesentlich kleiner oder völlig anders designt werden. Architekturdesigner können das scheinbar Gegebene völlig neu erfinden. Stellen Sie sich die Bedeutung für elektronische Geräte vor, die wir täglich bei uns tragen: intelligente Textilien, Accessoires und andere tragbare Geräte.

Plug-and-Play

Niedrigerer Energieverbrauch und geringere Betriebskosten und Umweltauswirkungen

In großen elektrischen Geräten begrenzen die Leiterplatten den Kühlluftstrom erheblich. Die Luft trifft auf das Hindernis Leiterplatte und wirbelt zurück. Es ist Aufgabe von Thermoingenieuren, Lösungen für diese Beschränkungen zu entwickeln. Was aber, wenn man das Hindernis einfach entfernt? Kabelarchitekturen haben diese Hindernisse nicht. Luft und sogar Wasser können ungehindert und mit größerer thermischer Effizienz durch die Ausrüstung strömen. Dies senkt den Energieverbrauch und damit die Betriebskosten und die Auswirkungen auf die Umwelt.

 

Kabel sind in der Regel robuster als Leiterplatten und behalten ihre Signalleistungen unter anspruchsvollen Bedingungen bei – auch bei großer Hitze, in der sich Leiterplatten verziehen. Die Wartung und Reparatur von Kabeln ist häufig einfacher: Wenn Probleme auftreten, müssen Sie keine Platte mit gelöteten Komponenten und dem verwirrenden Netz empfindlicher Litzen herausnehmen. Führen Sie sich die Möglichkeiten vollständig verkabelter Architekturen vor Augen: Sie müssen lediglich eine Komponente trennen und sie durch eine andere ersetzen.

Das Schöne an unerwarteten technologischen Entwicklungen ist, dass man sie nicht vorhersieht.
Phil Gilchrist,
Vice President und Chief Technology Officer

Zusammenfassung

Immer wenn man denkt, etwas sei ausgereizt, festgeschrieben und könne nicht anders umgesetzt werden, stellen unerwartete technologische Entwicklungen alles auf den Kopf und eröffnen neues Wachstum. Der NASA-Industriekomplex hätte sich vor 20 Jahren nicht vorstellen können, dass ihm ein Satelliten-Start-up in Glasgow Konkurrenz macht. Verkabelte Architekturen haben ebenfalls das Potenzial, das Design aller elektrischen Produkte zu verändern. Stellen Sie sich einmal vor, welche Innovationen dies für jedes erdenkliche elektronische Designs bedeuten kann.