Kunststoffe bei E-Mobilität: Bauteile umspritzen mit Duroplast
Möglichkeiten für den Einsatz von Kunststoffen bei elektrischen Motoren und Steuerungen – Bauteile mit Duroplast umspritzen
Wärmeausdehnung vergleichbar wie Metall, widerstandsfähig und isolierend
Neue Antriebstechnologien und Motorenkonzepte setzen verstärkt auf die Steigerung der Effizienz und auf immer kompaktere Bauweisen. Dies führt direkt zu höheren Energiedichten und somit auch zu steigenden Anforderungen an die einzelnen Bauteile und Komponenten.
Für Anwendungen mit solch hohen thermo-mechanischen Anforderungen (bspw. Temperaturen >180°C), zum Teil in Kombination mit aggressiven Medien, sind duroplastische Materialien ideal geeignet.
Als Imprägnierwerkstoff für Drahtwicklungen (Rotor/Stator) oder Umhüllungs- oder Fixiermaterial für Steuerplatinen, Magnete und Sensoren bieten z.B. Epoxidharzformmassen eine einzigartige Kombination aus Verarbeitungs- und Bauteileigenschaften.
Im Verbrenner gesetzt, bei elektrischen Antrieben zunehmend eingesetzt
Aufgrund ihrer hervorragenden thermo-mechanischen Widerstandsfähigkeit sind besonders Phenolharze in klassischen Verbrennungsmotoren bei Funktionsteilen wie Pumpenbauteile, Gehäuse oder Kolben gesetzt. Nun sind neu entwickelte Duroplast-Materialien auch bei E-Motoren zunehmend im Einsatz – besonders Epoxidharzformmassen.
Typische Beispiele von heutigen Anwendungen für technische Duroplaste sind unter Anderem:
Umspritzen von Wickelpaketen bei Stator und Rotor
Magnetfixierung
Abschirmende Gehäuse
Kapselung von Steuerplatinen und Leiterplatten
Umspritzen von Sensoren
Radar, Lidar Komponenten
Batterie-Komponenten mit Medienkontakt
Serienfähige Verarbeitung im Spritzguss anstelle von Vergiessen
Im Spritzgießverfahren (oder Transferpressen) können Bauteile effizient mit extrem geringen Drücken und bei vergleichsweise geringen Temperaturen gefüllt werden, ohne dass empfindliche elektronische Bauelemente, Lötkontakte oder Drahtisolationen geschädigt werden.
Im Vergleich zu anderen Technologien zur Verarbeitung von harzbasierten Werkstoffen wie Vergussverfahren oder Autoklaven, bietet der Spritzguss die Möglichkeit, einsatzfähige Komponenten im Minutentakt mit stabilen Prozesseinstellungen zu fertigen.
Bei Schwarz Plastic Solutions haben wir bereits mehrere Duroplast-Projekte bei Elektromotoren erfolgreich begleiten und umsetzen können.
Im Trend der Zeit – Erkenntnisse vom Internationalen Motorensymposium in Wien
Vom 22. Bis 24. April trafen sich beim 47. Internationalen Wiener Motorensymposium erneut ca. 1000 Vertreter aus Industrie, Politik und Forschung in der Wiener Hofburg, um über die Zukunft der Mobilität zu diskutieren. Dabei wurden während der 2 Tage in 3 parallelen Vortragssessions die ganze Bandbreite und deren aktueller Stand der Antriebskonzepte vorgestellt. Aber auch Themen der Verfügbarkeit und Bereitstellung von Kraftstoffen bzw. Energie hinsichtlich technologischer als auch politischer Herausforderungen sowie der generelle Strukturwandel der Automobilindustrie im Zeichen globaler Entwicklung von Märkten gehörten ebenso zum Programm.
Der vielleicht wichtigste Tenor der Veranstaltung, bei dem auch unter allen Teilnehmern Einigkeit herrschte, war, dass es nicht die eine dominante Lösung für eine zukünftige emissionsarme Mobilität geben wird. Stattdessen setzen die OEMs auf einen technologieoffenen, systemischen Ansatz bei dem lokal und global differenzierte Lösungen, die stark von Energieverfügbarkeit und Infrastruktur beeinflusst sind, vor allem auf hybride Konzepte setzen. D.h. es wurden neben batterieelektrischen Antrieben ebenso Wasserstofftechnologien (Verbrennung sowie Brennstoffzelle) sowie „klassische“ Verbrennermotoren (E-Fuels) präsentiert. Der Fokus lag dabei stets auf Effizienzsteigerung sowie einer intelligenten, softwaregetrieben anwendungsoptimierten Hybridisierung der Systeme.
Alternative Kraftstoffe wurden als weiterer Schlüssel für die Zukunft der Mobilität präsentiert. Synthetische E-Fuels, die aus erneuerbaren Energien gewonnen werden, könnten klassische Verbrennungsmotoren weiterhin nutzbar machen, während Biokraftstoffe vor allem für bestehende Flotten relevant bleiben. Parallel dazu rückt auch Wasserstoff in den Fokus, insbesondere im Nutzfahrzeugbereich. Entscheidend für den Erfolg dieser Ansatz, auch im politischen Kontext, ist dabei die nachhaltige Produktion der Kraftstoffe sowie der Aufbau einer entsprechenden Infrastruktur.
Verschiedene Antriebslösungen – alle mit hohen Bauteilanforderungen
Der Besuch des Internationalen Wiener Motorensymposiums hat gezeigt, dass die Entwicklung der Mobilität in eine nachhaltige Zukunft einen klaren Wandel hin zu differenzierten hybriden Antriebslösungen durchläuft. Zur Umsetzung dieser Antriebslösungen werden in den spezifischen Baugruppen für die einzelnen Komponenten und Bauteile jeweils hochspezialisierte materialtechnische Lösungen benötigt. Die Schwarz Plastic Solutions GmbH unterstützt bei diesen Lösungen im Bereich reaktiver duroplastischer Werkstoffe und speziellen Thermoplast-Kunststoffen als Engineering Dienstleister in der Entwicklung und bei der Problemlösung.