Langlebig denken für eine zirkuläre Elektronik

Die nachhaltige Gestaltung von Elektronik gehört zu den größten technischen Herausforderungen unserer Zeit. Elektronische Systeme müssen extremen Bedingungen wie Hitze, Feuchtigkeit und Vibration standhalten – und am Ende dennoch reparierbar oder recycelbar sein. Um diese Herausforderung zu meistern, konzentriert sich Nora Jeskes Forschung auf innovative, umweltfreundliche Materialien und Verbindungstechnologien für elektronische Systeme. Darüber hinaus entwickelt sie datenbasierte Methoden zur Bewertung von Elektronik und zur Abschätzung ihrer Restlebensdauer. Damit adressiert sie das wachsende Problem von Elektroschrott und unterstützt die Umsetzung der Siemens Eco-Tech-Kriterien.
Für diese Beiträge wurde sie mit dem Inventor of the Year Award 2025 in der Kategorie „Newcomer“ ausgezeichnet.

Silbersintern - Schlüsseltechnologie für mehr Zuverlässigkeit und Lebensdauer

Die Erhöhung der Zuverlässigkeit und Lebensdauer von Leistungselektronik ist ein zentraler Schwerpunkt in Jeskes Forschung. Ein wichtiger Ansatz ist die Nutzung der Silbersintertechnologie für innovative Aufbau- und Verbindungslösungen. Beim Silbersintern werden winzige Silberpartikel unter Druck und moderater Hitze zu einer festen, elektrisch leitfähigen Verbindung zusammengepresst. Im Gegensatz zum Löten erfolgt kein Aufschmelzen der Metalle, sondern ein Diffusionsprozess, der eine stabile und hochtemperaturbeständige Verbindungsschicht erzeugt. Dank der hervorragenden thermischen Eigenschaften von Silber bietet diese Technik entscheidende Vorteile: bessere Wärmeableitung, höhere Zuverlässigkeit und längere Lebensdauer. Jeske arbeitet daran, die Nachhaltigkeit dieser Technologie weiter zu steigern. Ihr Fokus liegt auf der Optimierung von Prozessketten, um Silbersintern mit anderen Fertigungsschritten zu kombinieren. Ziel ist es, Prozesszeiten zu verkürzen, Energie zu sparen und gleichzeitig die Zuverlässigkeit zu erhöhen. So entstehen robuste, kompakte und langlebige Module für die Leistungselektronik.

Neben der Erhöhung der Zuverlässigkeit widmet sich Jeske auch der Frage, wie Elektronik wiederverwendet und recycelt werden kann – und wie die Fertigung ressourcenschonender gestaltet wird. Gemeinsam mit dem Electronics Manufacturing Team in Berlin entwickelt sie Ansätze für ein automatisiertes Trennverfahren von Leiterplatten und elektronischen Komponenten, Methoden zur Bewertung der Wiederverwendbarkeit von Bauteilen sowie Konzepte zur Rückgewinnung von Wärme und Prozessgasen in der Produktion. „Wir schauen uns an, wie man das Gesamtmodul so aufbauen kann, dass es langlebig ist – und trotzdem reparierbar bleibt“, erklärt Jeske. „Das ist der Schlüssel zur Kreislaufwirtschaft,“ fügt sie an.

Elektronik, die ihre Geschichte erzählt

Ein weiterer Schwerpunkt ihrer Innovation liegt in der Lebenszyklusbewertung von Elektronik. Jeske und ihre Kollegen entwickelten passive Strukturen, die in Materialien oder Komponenten integriert werden können und frühzeitig auf Umweltbelastungen wie Temperatur oder Feuchtigkeit reagieren. Sie liefern damit Indikatoren über den Zustand der Elektronik und geben Entscheidungshinweise für eine Bewertung der Restlebensdauer des Systems oder einzelner Komponenten.

So wird Elektronik datenbasiert bewertbar: Welche Komponenten können weiterverwendet werden? Welche müssen ersetzt oder recycelt werden? Welche Auswirkungen hat das auf die Restlebensdauer des Gesamtsystems? Damit entsteht ein neuer technischer Standard – Elektronik, die über ihre eigene Nutzungsgeschichte Auskunft gibt. Das macht den Übergang zur zirkulären Wirtschaft mess- und steuerbar.

Von der Technologie zur Strategie

Parallel zur technischen Entwicklung beschäftigt sich Jeske damit, wie diese Lösungen in zukünftige Produktgenerationen und Nachhaltigkeitsstrategien von Siemens einfließen können. Als Senior Key Expert bei Siemens Foundational Technologies ist sie neben ihrer Forschung auch in Trendradare und Forschungsinitiativen eingebunden, die nachhaltige Materialien und zirkuläre Designprinzipien für Elektronik frühzeitig identifizieren.

Geprägt wurde Jeske durch ein Stipendium der Studienstiftung der Deutschen Wirtschaft und ihren interdisziplinären Weg zwischen Technik, gesellschaftlichen Fragen und Beratung. Wichtig ist ihr dabei, „aus dem eigenen Handeln eine Veränderung herbeizuführen“. Ein Anspruch der sich in ihren Erfindungen widerspiegelt. Ziel ihrer Arbeit ist es, Elektroschrott weltweit zu reduzieren, Ressourcen zu schonen und Elektroniksysteme so zu gestalten, dass sie länger genutzt, repariert und am Ende besser recycelt werden – ein wichtiger Beitrag zur Kreislaufwirtschaft.