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Elektronikfertigung Die stillen Klimawandler – Die Kraft der deutschen ODM

Europa hat großes Potential durch ein lebendiges Bewusstsein, nachhaltig, umweltschonend und trotzdem innovativ zu wirtschaften. Ein Plädoyer für die mittelständischen deutschen EMS-Fertiger.

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Klimawandel: Gefangen zwischen Regulierungswahn und Pioniergeist – Elektronikfertiger realisieren 
nachhaltige Lebenswelten leise.
Klimawandel: Gefangen zwischen Regulierungswahn und Pioniergeist – Elektronikfertiger realisieren 
nachhaltige Lebenswelten leise.
(Bild: iStock)

Nicht nur Konsumgüter, sondern auch langlebige Investitionsgüter hängen an Elektronikbauteilen und deren Fertigungskapazitäten in Fernost. Die heimische Industrie hingegen versinkt in Regularien und exorbitanten Faktorkosten, die für deutsche mittelständische Unternehmen dem Wort „Wettbewerb“ ihre masochistische Krone aufsetzen.

In dieser Situation werden im politischen Diskurs der Energiewende, Klimapolitik und neuer, nachhaltiger Lebensentwürfe gute, nachhaltige Produktideen nicht mehr durch Idealismus in einem funktionierenden freien Spiel der besten Entwickler und Macher entwickelt, sondern durch staatliche Verbote, Umverteilung und andere Maßnahmen verdrängt, erstickt oder zur Flucht gezwungen.

Damit sind die Entwicklungs- und Produktionsmöglichkeiten für deutsche Elektronikprodukte anstrengend und herausfordernd. Dies gilt – leider – auch für neue Geräte, die im Klimaschutz eingesetzt werden wie zum Beispiel Photovoltaik im weitesten Sinne.

Die einstmals in Deutschland blühende Produktionsinfrastruktur für Photovoltaik-Module ist durch ein tatenlos akzeptiertes Preisdumping der chinesischen Industrie verschwunden.

Green Engineering: Die stillen Klimawandler verstehen Elektronik

Warum glauben wir in der Lacon Gruppe trotzdem, dass Europa und Deutschland vorneweg ein guter Markt für neue Ideen und Entwicklungen in Umwelttechnologien und Green Engineering sind?

Ein mittelständisches Elektronikunternehmen kennt die Probleme und Wünsche seiner Kunden ganz genau und bewegt sich regional wie im europäischen Ausland auf Augenhöhe mit den Menschen, die dort leben und arbeiten. Und eins ist klar: Es mangelt uns Europäern nicht an Idealismus in den spannenden Bereichen mobility, energy oder farming.

Europa hat ein gewaltiges Potential durch ein lebendiges Bewusstsein, nachhaltig, umweltschonend und trotzdem innovativ zu wirtschaften. Die Menschen hier haben ein gutes Verständnis für aktuelle Entwicklungen, seien es Klimaschutz oder Verkehr oder Lebensmittel. Aber es fehlt eben wie so oft an einem „Macher“, der es trotz aller Widerstände zuerst zu einem industriellen Standards genügenden Prototypen und dann zu einem Serienprodukt entwickelt und durch die gesamte Wertschöpfungskette industrialisiert.

Und das mit allen Zertifikaten, Bestimmungen und Qualitätskriterien, die durch europäische Normen und Ordnungsrahmen vorgegeben werden. Damit überwindet dieser Macher also genau die Probleme, die es so schwer machen, mit Erfindungen und Industrieprodukten „Made in Europe“ international mitzuhalten.

Klimaschutz: Europas Potenzial mit EMS/ODM

Kurz zusammengefasst: Es braucht eine erfahrende Kompetenz zur Industrialisierung – also die deutsche EMS/ODM-Indus­trie. Die Lacon Gruppe ist mit Standorten in Deutschland und in Rumänien ein führender Player in diesem Markt.

Ein solches Geschäft ist kleinteilig, detailverliebt und lebt von Entwicklern, Ingenieuren und Elektronikern, die viel leisten und tolle Innovationen umsetzen, ohne dass es für die breite Öffentlichkeit sofort sichtbar wird. Sie sind die wahren Klimawandler, wenn sie still und konzentriert alle Probleme aus dem Weg räumen, die unsere beeindruckende Bürokratie so aufgebaut hat.

Junge Startups kommen beispielsweise mit einem Produktskribble und begeistern sich für eine neue Produktidee, die einen richtigen Einstieg braucht und für das Fulfillment den Erfindern Luft zum Atmen gibt, ihnen also den gesamten Realisierungs- und Industrialisierungsprozess abnimmt. Original Design Manufacturer (ODM) machen genau das: Systematisieren der Prozesse, Prüfung aller Unterlagen, Entwickeln, Herstellen, Unterstützung bei Zertifizierungsprozessen.

Was Startups beitragen können

In den letzten Jahren hat die Lacon Gruppe so ein Projektportfolio unter aufstrebenden Champions für erneuerbare Energien, Elektromobilität für Autos und Fahrräder, Urban Farming und öffentlichen Nahverkehr aufgebaut.

Dabei realisiert ein ODM nicht immer das fertige Endprodukt, manchmal fehlt einfach nur eine Steuerplatine oder ein sauber eindesignter Kabelbaum in 3D. Von der einfachen Erdungslitze über eine elektronische oder elektromechanische Baugruppe bis hin zu einem betriebsbereiten „Box Build“ reichen die Lieferumfänge des deutschen Mittelständlers mit globalem Footprint.

Qualitätskriterien für EMS/ODM-Anbieter

Flexibilität: Sowohl das Prototyping als auch das Ramp-Up müssen verlässlich begleitet werden: ODMs stellen Business Developer, D&E, Project Engineers, Quality und Logistics bereit.

Umfassende Industrialisierungskompetenz: Die Umsetzung der Idee in einen Prototypen oder in einen Proof-of-Concept läuft zwischen 7 und 30 Tagen. Daraus wiederum ein verlässliches Serienprodukt mit erforderlichen Zulassungen und Zertifizierungen zu machen, ist eine erfahrungsgetriebene Kompetenz über die der Start Up in der Regel nicht verfügt.

Souveräner Umgang mit hohen Leistungen und Sensor- und Kommunikationsdaten: Auf der einen Seite müssen in der Qualifizierung und letztlich auch im Endtest hohe Ströme und Leistungen beherrscht werden, auf der anderen Seite sind sensible Daten mit geringen elektrischen Kenngrößen zu übertragen. Beides erfordert jeweils eine andere Entwicklungs- und Prüfumgebung sowie unterschiedliche Kompetenzen in der Mitarbeiterschaft. Auch Knowhow im Bereich der EMV-Kompatibilität ist hierbei sehr wichtig.

Einkaufskompetenzen: Für alle Geräte müssen etliche Schlüsselkomponenten beschafft werden. Ob „einfache“ Elektronikkomponenten, die gut über Distributoren bezogen werden können, oder Technologiekomponenten wie Displays, Stromversorgungen, Spannungswandler bis hin zu Zeichnungsteilen aus Metall oder Kunststoff. Nur ein Einkaufsteam, welches Zugang zu globalen Lieferquellen ohne viele Absatzmittler dazwischen hat, wird wettbewerbsfähige Materialeinstandspreise erzielen.

Auch die Qualifizierung und das Management von Lieferanten spielt hierbei eine essentielle Rolle. Die Lacon Gruppe verfügt über hervorragende Sourcing-Kontakte in der Elektronikbeschaffung und kann gerade in Zeiten von sehr angespannten Liefersituationen hohe Mehrwerte für die Kunden erbringen.

Kompetenzen in der Geräte- und Leiterplattenanschlusstechnik: Dadurch, dass in den meisten potenziellen Anwendungen sowohl hohe Datenmengen als auch hohe elektrische Leistungen verarbeitet werden, ist eine profundes herstellerübergreifendes Knowhow im Bereich der Steckverbinder unabdingbar.

Kompetenzen in der Gleichspannungstechnik: Immer mehr Anwendungen eliminieren teure und verlustträchtige AC/DC-Wandler und arbeiten direkt auf der Gleichspannungsseite. Etliche neue verbrauchernahe Energiequellen wie Stromspeicher, PV-Anlagen oder Brennstoffzellen liefern bereits stabile Gleichstromleistungen. Das Herauf- und Herabsetzen von Gleichspannungen ist mit verhältnismäßig geringen Verlusten verbunden. Entsprechende deutsche Forschungsprojekte (z.B. DC-INDUSTRIE) haben hier bereits Impulse gesetzt.

German Klimaengineering – ODM for the Future

Industrialisierung und Produktion von Projekten mit hohem Nachhaltigkeitsanspruch verbessern unser Zusammenleben und bringen die Energiewende voran, und sie kommen von den stillen Klimawandlern.

Die Lacon Gruppe ist stolz auf die Klimawandler, die mit den Ingenieuren des Unternehmens Mobilität und Energie umweltbewusst verändern. Thomas Klug, CEO von EAutoLader ist einer dieser Klimawandler.

Bild 1: Thomas Klug im Gespräch mit Projektentwickler Martin Räuschl, Lacon Embedded, bei der Entwicklung des EAutoLaders. „Mit dem EAutolader werden teure und langwierige Aufrüstungen – also das Legen neuer Leitungen und teurer Versorgungspunkte – vermieden. Stattdessen wird das Nutzerverhalten verstanden und mittels einer intelligenten Steuerung in eine praktikable Lösung umgesetzt.“ Echtes „German Klimaengineering“.
Bild 1: Thomas Klug im Gespräch mit Projektentwickler Martin Räuschl, Lacon Embedded, bei der Entwicklung des EAutoLaders. „Mit dem EAutolader werden teure und langwierige Aufrüstungen – also das Legen neuer Leitungen und teurer Versorgungspunkte – vermieden. Stattdessen wird das Nutzerverhalten verstanden und mittels einer intelligenten Steuerung in eine praktikable Lösung umgesetzt.“ Echtes „German Klimaengineering“.
(Bild: Lacon)

Die Gesamtenergiemenge in Deutschland reicht bereits heute fast aus, um alle Autos elektrisch anzutreiben. Dabei ist das Laden von Elektroautos am Wohnort essentiell, da die öffentliche Infrastruktur nicht dafür ausgelegt sein wird, den täglichen Ladebedarf zur Verfügung zu stellen. In Ein- und Zweifamilienhäusern ist das unkritisch. In Mehrfamilienhäusern muss die Energie für die Ladevorgänge jedoch gesteuert werden. Für diesen Einsatzfall hat Klug den EAutoLader erdacht.

Wie wird die Last verteilt? – Das Feierabend-Problem

Neben den kurzen Intervallen der Stillstandsladungen im Tagesverlauf liegt die Hauptlast auf dem Ladeverhalten der Verbraucher nach Arbeitsschluss, in der Regel werktags zwischen 17 und 20 Uhr. In diesem Zeitraum kommt es vermehrt zu Lastspitzen. Jeder Wohnkomplex mit mehreren Parteien, die nach Arbeitsschluss nach Hause fahren und das E-Auto vollständig aufladen wollen, führt unweigerlich zu einer Netzüberlastung, wenn das Lastenmanagement nicht intelligent gesteuert wird.

Klugs Konzept des Lastenmanagements basiert auf einer einfachen Steuereinheit, die herstellerunabhängig an verschiedene Ladesäulensysteme angeschlossen werden kann. Damit der Hausanschluss nicht überlastet wird, überwacht und administriert der EAutoLader Ladeanschlüsse und Hausstrom. Die Steuerung ist laut Klug wartungsfrei, braucht kein Internet und keine Updates.

Bild 2: 
Über Erweiterungsmodule am EAutoLader lassen sich die Ladeanschlüsse im Gebäude skalieren.
Bild 2: 
Über Erweiterungsmodule am EAutoLader lassen sich die Ladeanschlüsse im Gebäude skalieren.
(Bild: Lacon)

Die Verwaltungszentrale ist 160 mm x 90 mm x 30 mm (BxHxT) groß und wird in die Elektroverteilung mit Anschlüssen zur Energieeinspeisung und Steuerungskästen in den Gebäuden installiert. Dabei können pro Grundgerät bis zu zehn Ladepunkte angesprochen werden. Über Erweiterungsmodule (Slaves) ist eine Skalierung der Anlage auf bis zu 120 Ladepunkte pro Einspeisung möglich (Bild 2). Der Einbau erfolgt durch den Elektroinstallateur, proprietäre Ladesysteme müssen nicht konfiguriert werden.

Das Ladeprinzip: Wer zuerst kommt, lädt zuerst bis zu einer Kapazität von ca. 80 Prozent. Danach folgen alle anderen. Die restlichen 20 Prozent werden nach diesem ersten Hauptladevorgang in derselben Reihenfolge vergeben.

Alles aus einer Hand: Die Entwicklung

Verantwortlich für die Entwicklung des Gesamtprojekts ist Lacon Embedded. Komponentenauswahl, Softwareprogrammierung, Qualitätssicherung und Gerätebau werden vor Ort realisiert. Die Leiterplatte ist robust und einfach aufgebaut. Alle Platinen werden im benachbarten Hauptwerk bestückt, getestet und zum Endprodukt verarbeitet.

Das Produkt wurde in einem akkreditierten Labor auf elektromagnetische Verträglichkeit geprüft und zertifiziert. Die Parametrierung der Steuerung erfolgt auf der html-Oberfläche, auf der die Basisinformationen zu Bus- und Zählertypen, Adressierung und maximale Ladeleistung eingetragen werden.

Projektentwickler Martin Räuschl erklärt, worauf es ankam: „Einfache Parametrierung über ein lokales Laptop mit einem Browser und herstellerübergreifendes Design sind die Kernforderungen, da war unser Weg schon vorgegeben. Wir haben uns zunächst auf den richtigen Controller konzentriert, so dass nicht noch der ganze IP-Stack von Hand programmiert werden muss. Mit der DHCP-fähigen Ethernet Schnittstelle, M-Bus und Modbus decken wir alle Anschlussmöglichkeiten ab, die der Markt verlangt. Das Netzteil ist ausgelagert, so geht über die Platine auch keine Last und es entsteht keine Wärme im Gerät. Das Ganze wird natürlich sehr viel günstiger, wenn ich keinen Lüfter und keinen Transformator brauche. Sicherheitsprobleme gibt es nicht, weil wir uns nicht ins Internet einwählen.“

Zwischen teuren Modellen und Bastellösungen

Das Gerät schließt die Marktlücke zwischen den teuren proprietären Modellen, die nur für die Grundeinheit schon mit Fixkosten von 1.200 Euro beginnen und teilweise monatliche Lizenzgebühren verlangen und den Bastellösungen aus der Garage, die von Sicherheits- und Qualitätsaspekten abgekoppelt sind.

„In Wahrheit ist die Testphase der entscheidende Entwicklungsschritt“, erklärt Räuschl: „Wir haben ein Testgerät entwickeln müssen, das sämtliche Ladepunkte mit den verschiedensten Anforderungen simulieren kann und den EAutoLader in größtmögliche Bedrängnis bringt.“ Die Testumgebung simuliert den gleichzeitigen Betrieb von zehn Ladepunkten. Entwicklung und Test dauerten ein dreiviertel Jahr.

* Dr. Ralf Hasler ist CEO der Unternehmensgruppe Lacon, bestehend aus den Bereichen Electronic, Embedded und Euroconnectors in Karlsfeld.

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