Duurzame elektronica voor een beter milieu

Het duurzame ontwerp van elektronica is een van de grootste technische uitdagingen van onze tijd. Elektronische systemen moeten bestand zijn tegen extreme omstandigheden, zoals hitte, vochtigheid en trillingen, en toch aan het einde van hun levensduur kunnen worden gerepareerd of gerecycled. Om deze uitdaging het hoofd te bieden, richt het onderzoek van Nora Jeske zich op innovatieve, milieuvriendelijke materialen en verbindingstechnologieën voor elektronische systemen. Ze ontwikkelt ook datagestuurde methoden om elektronica te evalueren en de resterende levensduur ervan in te schatten. Dit is een oplossing voor het groeiende probleem van elektronisch afval en ondersteunt de implementatie van de Siemens Eco Tech-criteria. Voor deze bijdragen is ze bekroond met de Uitvinder van het Jaar Award 2025 in de categorie "Nieuwkomer".

Zilversinteren – sleuteltechnologie voor meer betrouwbaarheid en een langere levensduur

Het vergroten van de betrouwbaarheid en levensduur van vermogenselektronica staat centraal in het onderzoek van Jeske. Een belangrijke benadering is het gebruik van zilversintertechnologie voor innovatieve assemblage- en verbindingsoplossingen. Bij zilversinteren worden minuscule zilverdeeltjes onder druk en bij matige warmte samengeperst tot een vaste, elektrisch geleidende verbinding. Anders dan bij solderen worden de metalen niet gesmolten, maar vindt er een diffusieproces plaats dat een stabiele en hittebestendige verbindingslaag creëert. Dankzij de uitstekende thermische eigenschappen van zilver biedt deze techniek grote voordelen: betere warmteafvoer, verhoogde betrouwbaarheid en een langere levensduur.
Jeske werkt aan het verder verbeteren van de duurzaamheid van deze technologie. Haar focus ligt op het optimaliseren van procesketens om zilversinteren te combineren met andere productiestappen. Het doel is om procestijden te verkorten, energie te besparen en tegelijkertijd de betrouwbaarheid te verhogen om robuuste, compacte en duurzame modules voor vermogenselektronica te produceren.

Naast het verhogen van de betrouwbaarheid richt Jeske haar aandacht ook op hoe elektronica kan worden hergebruikt en gerecycled, en hoe de productie grondstofefficiënter kan worden gemaakt. Samen met het Electronics Manufacturing-team in Berlijn ontwikkelt ze benaderingen voor een geautomatiseerd scheidingsproces voor printplaten en elektronische componenten, methoden om de herbruikbaarheid van componenten te beoordelen, en concepten voor het terugwinnen van warmte en procesgassen in de productie. "We kijken hoe de totale module zo kan worden geconstrueerd dat deze duurzaam is – en toch repareerbaar blijft", legt Jeske uit. "Dit is de sleutel tot de circulaire economie", voegt ze eraan toe.

Elektronica die haar verhaal vertelt

Een ander aandachtspunt van haar innovatieve werk is het beoordelen van de levenscyclus van elektronica. Jeske en haar collega’s ontwikkelden passieve structuren die in materialen of componenten kunnen worden geïntegreerd. Deze reageren in een vroeg stadium op omgevingsfactoren zoals temperatuur of vochtigheid. Dit geeft een indicatie van de toestand van de elektronica en biedt houvast bij het nemen van beslissingen over de resterende levensduur van een systeem of afzonderlijke componenten.

Hierdoor wordt elektronica op basis van data beoordeelbaar: welke componenten kunnen worden hergebruikt? Welke moeten worden vervangen of gerecycled? Welke impact heeft dit op de resterende levensduur van het totale systeem? Dit creëert een nieuwe technische standaard: elektronica die informatie verschaft over haar eigen gebruiksgeschiedenis . Zo wordt de overgang naar een circulaire economie meetbaar en beheersbaar.

Van technologie naar strategie

Naast technische ontwikkeling onderzoekt Jeske manieren om deze oplossingen in de toekomstige productgeneraties en duurzaamheidsstrategieën van Siemens te integreren. Als Senior Key Expert bij Siemens Foundational Technologies houdt ze zich naast haar onderzoek ook bezig met trendradars en onderzoeksinitiatieven die in een vroeg stadium duurzame materialen en circulaire ontwerpprincipes voor elektronica identificeren.

Jeske's carrière is gevormd door een beurs van de Duitse Academische Beursstichting en haar interdisciplinaire pad tussen technologie, maatschappelijke vraagstukken en adviesdiensten. Ze vindt het belangrijk om "verandering teweeg te brengen door mijn eigen daden" – een streven dat tot uiting komt in haar uitvindingen. Het doel van haar werk is om wereldwijd elektronisch afval te verminderen, hulpbronnen te sparen en elektronische systemen zo te ontwerpen dat ze langer kunnen worden gebruikt, gerepareerd en uiteindelijk beter gerecycled: een belangrijke bijdrage aan de circulaire economie.