Fertigungsrisiken
bei medizinischen
Wearables reduzieren

MC10 entwickelt Wearable-Elektronik und orthomorphe elektronische Systeme, die sich mit dem menschlichen Körper strecken, biegen und verdrehen können. So etwa BioStampRC, ein am Körper tragbares Sensor-Pflaster, das sich überall platzieren lässt, um Einblicke in physische Probleme wie Muskelerkrankungen zu liefern. Als unkonventionelles Leiterplatten-Designtool entschied sich das Unternehmen für Altium Designer.
Die meisten elektronischen Systeme für das digitale Leben sind flach und unflexibel und für die Verwendung in starren Geräten wie etwa Computern und anderer Elektronik konzipiert, also nicht für ein sich ständig bewegendes und biegendes Objekt – wie den menschlichen Körper. Angesichts der Tatsache, dass dem Markt für intelligente Wearable-Produkte bis zum Jahr 2020 ein Umsatz von 37Mrd. US$ vorhergesagt wird, gibt es mittlerweile zahlreiche Unternehmen, die von der Wearable-Technologie profitieren möchten. Das Design von Technologie in der Art des BioStampRC macht ein adäquates Leiterplatten-Designtool erforderlich, das mit flexiblen Leiterplatten zurechtkommt und mit Leiterplatten umgehen kann, die keine standardmäßigen Umrisse aufweisen. Die für BioStampRC entworfenen Leiterplatten sind klein und dicht bestückt, besitzen viele Ausschnitte und weisen eine unregelmäßige Form mit eigenwilligen Polygonen und sehr präzisen Radien auf. Nicht selten enthält eine Leiterplatte von 3 bis 5cm Größe bis zu 300 individuell gezeichnete Polygone. Ist ein solches Design fertiggestellt, muss es sich problemlos zwischen mehreren Auftragsfertigern teilen lassen, damit ohne Abstriche an der Produktionszeit und -qualität die besten Angebote eingeholt werden können. Das verwendete Werkzeug musste deshalb die Voraussetzungen für ein reibungsloses und präzises Design bieten. Gleichzeitig mussten die Designs durch weitreichende Portierbarkeit und hohe Fertigungssicherheit gekennzeichnet sein, um die Produktionsrisiken zu senken und die Markteinführungszeit zu verkürzen.

Die Lösung

Die Elektronikentwickler bei MC10 hatten Altium Designer bereits bei früheren Arbeitgebern eingesetzt und dort die durchgängige Designumgebung kennengelernt. Sie wussten, dass sie die Applikation nicht verlassen müssen, um die verwendeten Komponenten oder die Dokumentation zu managen. Durch das ‚All-in-one‘-Geschäftsmodells von Altium gestaltete sich auch das Hinzufügen und Pflegen zusätzlicher Lizenzen einfach. Nicht zuletzt bot Altium Designer eine Reihe von Features zur Verringerung der Hürden und Herausforderungen, denen die Entwickler beim Design flexibler Leiterplatten täglich gegenüberstehen. Ein Beispiel für ein solches Feature, das in BioStampRC-Designs sehr geschätzt wurde, ist das Teardrop-Feature. Es gewährleistet hohe Genauigkeit bei der Platzierung und verleiht allen Linien gleichmäßige, flüssige Rundungen. Altium Designer erlaubt das Platzieren von Teardrops wie und wo immer sie auch benötigt werden, um auf diese Weise Fehlausrichtungen, die zu Lasten der Produktionsausbeute gehen könnten, zu vermeiden. Außerdem erleichtert Altium Designer mit seinen verschiedenen Polygon-Tools das Modifizieren und Editieren individueller Polygone. Designer können mit derartigen Werkzeugen viel Zeit sparen, da sie bei etwaigen Fehlern nicht ganz zurückgehen und das Polygon von Neuem zeichnen müssen. Es reicht vielmehr, das bestehende Polygon zu editieren, bis es passt. Ein weiteres Feature, das beim Design flexibler Leiterplatten hilfreich ist, ist das PCB Layer Stack Management. Indem die starren Abschnitte von Leiterplatten durch flexible Sektionen miteinander verbunden werden, lassen sich komplexe Hybrid-PCBs entwickeln, die sich so falten lassen, dass sie in ungewöhnlich geformte Gehäuse passen. Bryan McGrane, leitender Elektronikentwickler bei MC10 und langjähriger Nutzer von Altium Designer, fasst es treffend zusammen: „Vor dem Hintergrund der unorthodoxen flexiblen Leiterplatte unseres Unternehmens, die möglicherweise nicht dem Industriestandard entspricht, erweist es sich oft als schwierig, ein Design so umzusetzen, dass es auf viele Auftragsfertiger portierbar ist und dabei hohe Fertigungssicherheit bietet. Im täglichen Einsatz von Altium Designer konnte ich feststellen, dass diese Software alle notwendigen Funktionen mitbringt, mit denen sich genau das realisieren lässt, was ich für die Auftragsfertiger brauche.“ n

Fertigungsrisiken bei  medizinischen Wearables reduzieren
(Bild: Bild: MC10, Inc.)


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