TE Connectivity fertigt jährlich mehr als 150.000 Steckverbinderteile, wobei einige der kleinsten und präzisesten davon auf BMF-Anlagen hergestellt werden. In diesem Artikel aus „Connector Supplier“ erläutert Ben Dopp von der TE-Gruppe „Aerospace, Defense & Marine“, wo sich der Mikro-3D-Druck für Steckverbinder bewährt: beim Testen von Hochgeschwindigkeitskonstruktionen vor dem Schneiden einer Form, bei der Herstellung biokompatibler Teile für einen medizinischen Sensor und bei der Produktion kleiner Stückzahlen, bei denen sich die Kosten für den Werkzeugbau niemals amortisieren würden. Wenn Sie gerade darüber entscheiden, ob für ein Teil bereits ein Werkzeug benötigt wird, lohnt sich die Lektüre.
Wenn die Geometrien von Steckverbindern für herkömmliche Werkzeuge zu klein werden – oder zu komplex, um den Einsatz einer Form zu rechtfertigen, bevor sich das Design bewährt hat –, stehen Hersteller vor einer schwierigen Entscheidung, wie sie weiter vorgehen sollen: Wann lohnt es sich noch, eine Form anfertigen zu lassen?
Für TE Connectivity führen diese Herausforderungen dazu, dass der Mikro-3D-Druck zunehmend in Anwendungsbereiche vordringt, in denen Präzision, Geschwindigkeit und Materialleistung entscheidend sind. Das Unternehmen hat die Technologie genutzt, um Datenstecker mit hoher Bandbreite und Strukturen unter 100 Mikrometern zu entwickeln, winzige biokompatible Komponenten für medizinische Sensoren herzustellen, die für den Kontakt mit Blut zugelassen sind, und Steckverbinderkomponenten in kleinen Stückzahlen ohne herkömmliche Werkzeuge direkt in die Produktion zu überführen.
TE Connectivity (TE) bereitet sich bereits seit Jahrzehnten auf solche Herausforderungen vor. Schon 1986, als der industrielle 3D-Druck noch Zukunftsmusik war, experimentierte das Unternehmen mit Stereolithografie und betrachtete die additive Fertigung als ernstzunehmendes Konstruktionswerkzeug. Fast vier Jahrzehnte später hat sich die Rolle der additiven Fertigung erheblich gewandelt. Die Ingenieure von TE Connectivity entwickeln heute Steckverbinder mit kleineren Bauteilen und engeren Positionsanforderungen, oft für Kunden, deren Produktionsmengen stark schwanken. Die zentrale Herausforderung besteht darin, zu entscheiden, wie jedes Bauteil hergestellt werden soll, während sich dessen Design noch weiterentwickelt – und letztendlich, ob überhaupt eine Form benötigt wird.
Ein frühzeitiges Engagement im Bereich der additiven Fertigung
Dieses frühe Engagement spiegelt eine strukturelle Besonderheit der Arbeitsweise von TE wider. TE Connectivity hat die additive Fertigung seitdem fest in seine globale Entwicklungsinfrastruktur integriert. Trotz des beträchtlichen Unternehmensumfangs – mit rund 93.000 Mitarbeitern, 10.000 Ingenieuren und Werken auf mehreren Kontinenten – konzentriert sich ein Großteil der anspruchsvollsten Prototypen- und Entwicklungsarbeiten auf das „Engineering Prototyping Innovation Center“ (EPICenter) und das AD&M Rapid Response Team in Harrisburg, Pennsylvania. Das EPICenter fungiert als internes Dienstleistungszentrum für alle Steckverbinderanwendungen. Von der Dateninfrastruktur über medizinische Geräte bis hin zu Luft- und Raumfahrtsystemen betreibt es mehr als 40 additive Fertigungsmaschinen und druckt jährlich über 150.000 Steckverbinderteile. Das RRT in Harrisburg dient zudem als Testumgebung; sobald Prozesse dort validiert sind, können sie bei steigender Nachfrage regional an Standorten in Europa, Asien und Nordamerika repliziert werden, wodurch die Produktion näher an den Bedarf herangeführt und der Transportaufwand reduziert wird.
Ben Dopp, leitender Ingenieur für Fertigung und Prozessentwicklung in der Sparte „Aerospace, Defense & Marine“ (AD&M) von TE Connectivity, ist seit einem Jahrzehnt in diesen Bereichen tätig. Er schätzt, dass das Unternehmen in dieser Zeit mehrere Millionen additiv gefertigte Teile produziert hat, wobei die Stückzahl von rund 40.000 Teilen pro Jahr im Jahr 2019 auf über 100.000 im Jahr 2025 gestiegen ist. Das für ein bestimmtes Bauteil verwendete Verfahren hängt von dessen Geometrie, den Materialanforderungen, der Stückzahl und dem Verwendungszweck ab. Dieser Entscheidungsrahmen bestimmt – mehr als jede einzelne Technologie – die Herangehensweise von TE an die Probleme bei Steckverbindern, die auftreten, wenn herkömmliche Methoden an ihre Grenzen stoßen.
Wo herkömmliche Methoden an ihre Grenzen stoßen
Die Faktoren, die den zunehmenden Einsatz des Mikro-3D-Drucks vorantreiben, sind jedem Steckverbinderentwickler bekannt: Geräte werden immer kleiner, die Komponentendichte steigt und die Datenraten erreichen Frequenzen, bei denen bereits Positionsfehler von wenigen Mikrometern die Leistung beeinträchtigen. Die Märkte, in denen TE tätig ist, verstärken diesen Druck durch den Trend zu kleineren Stückzahlen und einer größeren Produktvielfalt – insbesondere in der Luft- und Raumfahrt sowie im Verteidigungsbereich –, wo sich die Entwicklungszyklen verkürzen und ein einzelnes Programm unter Umständen nur wenige hundert Einheiten erfordert.
Das Mikro-Spritzgießen steht vor Herausforderungen an zwei Fronten: der technischen und der wirtschaftlichen. Geometrisch gesehen stoßen Strukturen unterhalb von einigen hundert Mikrometern schnell an harte Grenzen hinsichtlich Entformungsschrägen, Auswurfwegen und Werkzeugzugang. Wirtschaftlich gesehen machen die wochenlangen Vorlaufzeiten für den Werkzeugbau iterative Konstruktionsiterationen kostspielig, und bei Stückzahlen unter 500 Einheiten rechnet sich die Investition selten aus. Wie Ben es ausdrückt: „Dank der additiven Mikrofertigung kann TE Connectivity Aufträge annehmen, deren Spritzguss sonst unwirtschaftlich wäre.“
Diese Herausforderung veranlasste sein Team im Jahr 2019 dazu, Boston Micro Fabrication (BMF) zu prüfen, angezogen von einer mikropräzisen 3D-Druckplattform, die für feinstrukturierte Arbeiten entwickelt wurde, die mit herkömmlichen Werkzeugen nicht realisierbar sind. Die Investitionsentscheidung wurde von praktischen Kriterien bestimmt: Kosten, Platzbedarf und – ganz entscheidend – eine offene Materialplattform, die TE nicht auf einen proprietären Materialsatz beschränken würde. Nach der Bewertung von Musterteilen installierte TE sein erstes BMF-microArch-System in einem Labor in Kalifornien, bevor es 2020 ins EPICenter verlegt wurde. Seitdem wurde ein zweites System innerhalb der AD&M-Gruppe hinzugefügt. Ben schätzt, dass eine Auflösung von 10 Mikrometern für fast 99 % der Steckverbinderanwendungen von TE ausreicht – eine Fähigkeit, die das Herzstück der BMF-Technologie bildet.
Das zugrunde liegende Verfahren, die Projektions-Mikrostereolithografie (PµSL), belichtet jede Schicht auf einmal, anstatt sie Punkt für Punkt nachzuzeichnen, und bietet so sowohl die für funktionale Mikrostrukturen erforderliche Auflösung als auch die für die Serienfertigung notwendige Wiederholgenauigkeit. Seit der Einführung der BMF-Systeme dienen die Drucker zwei unterschiedlichen Zwecken: der Beschleunigung der Steckverbinderentwicklung, bevor eine Entscheidung über den Werkzeugherstellung getroffen wird, und der direkten Fertigung von Bauteilen, wenn dies aufgrund von Stückzahlen oder Zeitvorgaben der sinnvollste Weg ist.
Prüfung des Steckverbinders vor dem Ausschneiden der Form
Ein frühes Projekt mit dem Datenkonnektivitätsteam von TE Connectivity veranschaulichte den Entwicklungsfall deutlich. Das Team arbeitete an Hochfrequenzsteckverbindern für Server-zu-Server- und Leiterplatte-zu-Leiterplatte-Verbindungen, die deutlich über 100 Gb/s betrieben werden. Mit der Verkleinerung der Komponenten stießen die bestehenden Prototyping-Werkzeuge aufgrund der immer feiner werdenden Strukturen an ihre Grenzen. Eine Mikroform könnte die Teile zwar herstellen, hätte jedoch erhebliche Investitionen erfordert, bevor das Design vollständig evaluiert worden wäre.
Stattdessen druckte TE den Träger, die Abdeckung und mehrere weitere Bauteile. Im Laufe von mehr als zehn Entwurfsiterationen führten die Ingenieure mechanische und elektrische Tests durch, ohne dass in jeder Phase neue Werkzeuge erforderlich waren – dabei wurde die Positionstoleranz auf 30 µm eingehalten und durchgehend Wandstärken von weniger als 100 µm erzielt.
Der Wert lag in der Genauigkeit und Wiederholbarkeit. Ein gedruckter Prototyp ist nur dann nützlich, wenn seine Abmessungen und seine Montageposition genau genug sind, um die nächste technische Entscheidung zu beeinflussen, und konsistent genug, damit jedes Teil innerhalb der Toleranzen liegt. Hier war dies der Fall. TE nutzte die gedruckten Baugruppen während der gesamten Entwicklung und ging dann direkt zur Hartwerkzeugfertigung über – wobei die Weichwerkzeugphase vollständig übersprungen wurde. Allein die Herstellung eines Weichwerkzeugs aus Aluminium kann vier bis acht Wochen dauern, zuzüglich der Einlaufphase, und kostet fast 100.000 US-Dollar. Durch die Verschiebung dieses Schritts gewann das Team den nötigen Spielraum, um seine Tests abzuschließen, bevor das Design endgültig festgelegt wurde. Der gleiche Ansatz wurde auch bei den Hochfrequenzprojekten der nächsten Generation beibehalten.
Präzision ist nur der Ausgangspunkt
Während das Datenanschluss-Projekt den Nutzen des Mikro-3D-Drucks in der Konstruktions- und Entwicklungsphase unter Beweis stellte, stellte eine Anwendung im Bereich der medizinischen Sensorik eine andere Herausforderung dar: die Umsetzung von Präzision im Mikrobereich in einen wiederholbaren Produktionsprozess.
Das Bauteil – mit den Abmessungen von etwa 1 × 1 × 2 mm – erforderte Durchgangsbohrungen, Vertiefungen und Positionierungsmerkmale sowie ein für den Kontakt mit Blut zugelassenes Material. Mithilfe des Mikro-3D-Drucksystems von BMF evaluierte TE zwei kompatible Biomaterialien, die beide die Anforderungen an Zytotoxizität und Biokompatibilität erfüllten. Angesichts eines anfänglichen Bedarfs von rund 9.000 Teilen pro Jahr entwickelte das Team einen Produktionsprozess, der eine Ausbringungsmenge von etwa 2.000 Teilen pro Tag ermöglichte, und zeigte damit, dass der Mikro-3D-Druck sowohl die Anforderungen an die Maßgenauigkeit als auch an den Durchsatz dieser Anwendung erfüllen konnte. Die Kapazität stellte jedoch nicht die einzige Herausforderung dar; sobald die Produktionsmenge stieg, wurden die Handhabung und Prüfung von Bauteilen, die kleiner als ein Reiskorn waren, zum limitierenden Faktor.
Die Arbeit machte deutlich, dass der erfolgreiche Druck eines hochpräzisen Bauteils im Mikromaßstab nur der erste Schritt ist. Materialverhalten, Ausrichtung, Reinigung, Handhabung und Prüfung müssen ebenfalls berücksichtigt werden, um aus einem erfolgreichen Prototyp einen wiederholbaren Produktionsprozess zu machen. Diese Erfahrungen haben TE seitdem dabei geholfen, die Technologie auf andere anspruchsvolle medizinische Anwendungen anzuwenden, darunter einen intrakraniellen Sensor.
Dieser Fokus auf den gesamten Produktionsprozess gilt nicht nur für medizinische Anwendungen. Ein weiteres Projekt im Bereich der Verbindungstechnik zeigte, wie eine kleine Prozessänderung die nachfolgenden Arbeitsschritte grundlegend verändern kann. Das AD&M Rapid Response Team benötigte einen flachen Flansch, der seitlich aus einem Bauteil herausragte, wobei die Höhe genau kontrolliert werden musste, um einen korrekten Sitz im Gehäuse und die Einhaltung der erforderlichen Toleranzen im Stapelaufbau zu gewährleisten. Würde man den Überhang mit Stützstrukturen drucken, würden normalerweise Spuren zurückbleiben, die eine nachträgliche Bearbeitung erfordern würden.
Stattdessen passten Ben und das RRT die Belichtung und den Zeitablauf für jede einzelne Schicht individuell an, um den Flansch direkt zu formen. So erreichten sie eine Genauigkeit von weniger als 20 µm und konnten einen zweiten Bearbeitungsschritt einsparen, der pro Teil etwa 20 Minuten Arbeitszeit eines erfahrenen Zerspanungsfacharbeiters in Anspruch genommen hatte.
Dieses Beispiel unterstreicht eine Erkenntnis, die sich in allen Anwendungsbereichen von TE Connectivity zeigt: Die Wirtschaftlichkeit des Mikro-3D-Drucks hängt nicht nur vom Druckverfahren selbst ab. Reinigung, Prüfung, Entfernung der Stützstrukturen, Handhabung und Nachbearbeitung können entscheidend dafür sein, ob ein Verfahren bei den erforderlichen Stückzahlen rentabel ist.
Wenn aus dem gedruckten Teil das Serienteil wird
Während Anwendungen mit hohen Stückzahlen letztendlich eine Investition in feste Werkzeuge rechtfertigen können, sieht die wirtschaftliche Lage bei der Kleinserienfertigung ganz anders aus. Im TE-Team für Luft- und Raumfahrt, Verteidigung und Schifffahrt benötigt ein Kunde beispielsweise möglicherweise nur wenige hundert Spezialsteckverbinder pro Jahr – bei solchen Stückzahlen lassen sich die Kosten und Vorlaufzeiten für eine Form nur schwer rechtfertigen. In solchen Fällen fertigt TE viele Teile direkt auf dem BMF Micro-3D und anderen Druckplattformen.
Die Arbeiten umfassen zylinderförmige Bauteile, HF-/Koaxialanschlüsse, Ausrichtungselemente sowie weitere Geometrien mit feinen Details, bei denen die Positionsgenauigkeit von entscheidender Bedeutung ist. Ben verweist auf einen Steckverbinder, der als kleine Mustermenge begann und nun in einer Stückzahl von rund 500 Einheiten pro Jahr im 3D-Druck produziert wird, wobei TE Connectivity über sein RRT-Team die fertigen Teile liefert, darunter 3D-gedruckte, bearbeitete und maßgefertigte Silikondichtungen. Andere Rapid-Response-Projekte folgen derselben Logik: ein vollständig montierter, von TE hergestellter funktionsfähiger Steckverbinder, der in etwa vier Wochen geliefert wird.
Der Mikro-3D-Druck im Produktionsmaßstab bringt zudem klare Verantwortlichkeiten hinsichtlich gleichbleibender Qualität, Prüfung, Materialdokumentation und Rückverfolgbarkeit mit sich. Laut Ben besteht die Aufgabe von TE nicht nur darin, das Bauteil zu drucken, sondern es zuverlässig herzustellen und zu validieren. Diese Arbeit wird durch die Maßhaltigkeit und Wiederholgenauigkeit der BMF-Plattform unterstützt.
Aus den Erfahrungen von TE lässt sich nicht ableiten, dass die additive Fertigung das Formen ersetzen wird. Vielmehr verschafft der Mikro-3D-Druck den Ingenieuren mehr Flexibilität bei der Entscheidung, wann und ob sie auf herkömmliche Werkzeuge zurückgreifen. Bei Anwendungen mit hohen Stückzahlen ermöglicht er mehrere Designiterationen und Funktionstests, bevor eine Form gefertigt wird; bei spezialisierten Bauteilen mit geringeren Stückzahlen bietet er einen praktikablen Weg direkt in die Produktion.
Unabhängig davon, ob es sich um Anwendungen in den Bereichen Datenverarbeitung, Medizin oder Luft- und Raumfahrt handelt, hängt die Entscheidung letztendlich von den Anforderungen an das Bauteil ab: seiner Geometrie, Präzision, seinem Material, seinem Volumen und dem Zeitplan. Da diese Anforderungen immer anspruchsvoller werden, erweitert der Mikro-3D-Druck das Spektrum der Herausforderungen im Bereich der Steckverbinder, die TE Connectivity lösen kann – darunter auch solche, die mit herkömmlichen Fertigungsverfahren weder wirtschaftlich noch praktisch zu bewältigen waren.
Haben Sie ein Verbindungsteil, das sich nur schwer formen lässt?
Wenn Sie noch unschlüssig sind, ob für ein Teil bereits ein Werkzeug benötigt wird oder ob dies überhaupt der Fall ist, senden Sie uns die Datei. Unser Anwendungsteam wird diese prüfen, Ihnen mitteilen, welche Anforderungen wir an Ihre Geometrie stellen können, und ein Muster drucken, das Sie in Ihrer eigenen Baugruppe testen können. Fordern Sie eine Machbarkeitsprüfung an.
Dieser Artikel wurde ursprünglich am 13. Oktober 2026 in „Connector Supplier“ veröffentlicht.
