Die elektrische Architektur in Elektrofahrzeugen ist wesentlich anspruchsvoller als in konventionell angetriebenen Automobilen. Insbesondere bei der Isolierung von Hochvolt-Komponenten (HV) steigen die Anforderungen an die verwendeten Materialien. Mit speziell für Elektrofahrzeuge maßgeschneiderten Werkstoffen können Herausforderungen in der HV-Technologie im Automobil verwirklicht werden.

Die Isolierung von HV-Komponenten in Elektrofahrzeugen stellt hohe Ansprüche an die verwendeten Werkstoffe

Polyamid-Spezialitäten für die Elektromobilität

Kfz-Elektronik

Elektronik

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Mobilität

Polyamide

Kunststoff Werkstoffe

Thermoplaste

Technische Kunststoffe

Kunststoff

Bauwesen

Baustoffe

Hochspannung im Auto

Die Plastics Hall of Fame wird auf der K 2025 zum ersten Mal auf europäischem Boden präsentiert. Ulrich Reifenhäuser verrät mehr über die Hintergründe.

16:9

Schröder, Susanne

Kunststoffe

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Kunststoffverarbeitung: Maschinen und Komponenten

Kunststoffverarbeitung

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Kunststoff-Recycling

Kunststoffverarbeitung: Verfahren

Kunststoff-Aufbereitung

Plastics Hall of Fame auf der K 2025

Rainer Armbruster wurde in die Plastics Hall of Fame aufgenommen.

Plastics Hall of Fame: Interview mit Rainer Armbruster

Christiaan Rauwendaal wurde in die Plastics Hall of Fame aufgenommen.

 Christiaan Rauwendaal in die Plastics Hall of Fame aufgenommen

Für Leichtbauanwendungen etwa im Automobilbau hat BASF carbonfaserverstärkte Polyphthalamid-Typen (PPA) mit Füllgraden von 20, 30 und 40 % entwickelt.

Die carbonfaserverstärkten PPA sind u. a. als Ersatz für Aluminium und Magnesium gedacht 

PPA nun mit Carbonfaserverstärkung

Faserverbundwerkstoffe

Andere Werkstoffe

Leichter Ersatz für Metall

Der US-amerikanische Compoundeur Teknor Apex hat drei halogenfrei flammgeschützte, glasfaserverstärkte Polyamid-Compounds (PA) mit V-0-Klassifizierung vorgestellt.

Beispielanwendung Motorabdeckung in der Automobilindustrie

Glasfaserverstärkt und halogenfrei flammgeschützt

Der Werkstoffhersteller Solvay bietet ab sofort eine Serie teilweise biobasierter Polyphthalamid-Compounds (PPA) an. Sie firmieren unter dem Namen Amodel Bios und wurden speziell für Elektro- und Elektronikanwendungen in der Elektromobilität entwickelt. Dem Unternehmen zufolge stammt der erneuerbare Rohstoffanteil aus Quellen, die nicht in Konkurrenz zum Anbau von Lebensmitteln stehen. Das Polymer soll außerdem zu 100 % mit erneuerbarer Energie hergestellt werden.

Compound

Teilbiobasiertes PPA für Elektrofahrzeuge

Dätwyler hat für die Komponenten von Elektrofahrzeugen elektrisch und thermisch leitfähige und elektromagnetische Interferenzen (EMI) abschirmende Materialien entwickelt.

Beispiel für eine Dichtung in einem Akkupack, die mit wärmeleitendem Elastomer hergestellt wurde

Batterien

Energiespeicherung

Dichtungen

Maschinenelemente

Mechanische Konstruktionselemente

Wärmemanagement und EMI-Abschirmung

Der Additivhersteller Quarzwerke stellt auf der Fakuma Füllstoffe für Kunststoffe in der Elektromobilität, Windkraft und für Folien vor. Diese sollen dabei helfen, die hohen Anforderungen an die Materialien in diesen Branchen bewältigen zu können.

Die Füllstoffe beruhen auf unterschiedlichen Mineralien

Füllstoffe, mineralisch

Füllstoffe für Kunststoffe

Füllstoffe, allgemein

Windkraft

Energieerzeugung

Erneuerbare Energie

Folien

Halbzeuge und Zwischenprodukte

Kunststoff-Halbzeuge

Additive

Füllstoffe verbessern Batterien und Windkraftanlagen

Bei der Ionenauslaugung und der Hydrolysebeständigkeit der bisher verwendeten Materialien für Brennstoffzellen besteht noch Nachholbedarf. Eine Möglichkeit dafür stellen speziell entwickelte PPS dar.

Brennstoffzellen gewinnen als Antriebstechnologie im Fahrzeugbereich immer mehr an Bedeutung

Materialverbesserungen sorgen für zuverlässigere Brennstoffzellen

Brennstoffzelle

Stromversorgung

Brennstoffzellen

Hochleistungskunststoffe

Brennstoffzellenfahrzeuge fit für den Einsatz machen

Für das Exterieur von Fahrzeugen hat Kraiburg TPE eine Compoundreihe mit einem Post-Industrial-Recyclinganteil (PIR) von mindestens 20 % vorgestellt. Sie soll die Herstellung von Automobilbauteilen in hoher Qualität mit gleichzeitig reduziertem CO2 -Fußabdruck ermöglichen.

Mit einem Post-Industrial-Recyclinganteil von mindestens 20 % erfüllt die RC/UV-Reihe die hohen Ansprüche der Erstausrüster.

Thermoplastische Elastomere

Recycling

Umweltmanagement

TPE mit Recyclinganteil für das Automobilexterieur

Klassische Beschichtungstechniken wie das Sprühlackieren stoßen in der Fertigung funktional hochintegrierter und edel dekorierter Kunststoffteile an ihre Grenzen. Im Gegensatz dazu ist die Prozesskette des Direct-Coating-Verfahrens inzwischen optimiert worden.

Mit dem DC-Verfahren lassen sich edel aussehende Bauteile mit integrierten Sensoren und Lichtelementen einfacher und schneller herstellen

Direct Coating mit Polyurethan-Beschichtungen eröffnet Design- und Funktionsoptionen

Oberflächentechnik

Polyurethan

Polycarbonat

Hohe Produktivität für smarte Bauteile

Um das Design und die Herstellung von Verpackungen zu verbessern, haben Sabic und KraussMaffei ein gemeinsames Entwicklungszentrum in der Schweiz eröffnet. Dieses bietet Kunden der beiden Unternehmen Hilfestellung bei der Entwicklung neuer dünnwandiger Verpackungen. Im Mittelpunkt stehen dabei unter anderem eine bessere Kreislaufführung der Verpackungen und reduzierte Zykluszeiten und ein geringerer Energieverbrauch in der Produktion.

Die beiden Unternehmen haben sich als Standort für das Entwicklungszentrum für das Werk von KraussMaffei in Näfels entschieden.

Sabic und KraussMaffei eröffnen Entwicklungszentrum für Thin-Wall-Verpackungen

Verpackungsmaterial

Logistik

Spritzgießmaschinen, allgemein

Spritzgießmaschinen

Streifinger, Florian

Verpackungstechnik

Verpackungsmaschinen

Ganzheitlicher Ansatz fürs Verpackungsdesign

Jörg Bremer wird KraussMaffei zum 31. Juli auf eigenen Wunsch verlassen. Thomas Giese übernimmt nach einer Übergangsphase zum 1. August die Aufgaben des CFO.

Extrusion

Spritzgießen

Kautschuk / Elastomere

Jörg Bremer übergibt CFO-Posten

Vom 25. bis 26. Februar 2025 findet in Ulm die KPA statt – mit 30 Prozent mehr Aussteller als im Vorjahr. Über das Erfolgsrezept, die Highlights der Messe sowie die neue Nord-Ausgabe der KPA im Mai parallel zur Kuteno, sprachen wir mit Babette Bell vom Messeveranstalter Easyfairs.

Die KPA 2025 in Ulm verzeichnet 30 % mehr Aussteller als im Vorjahr. Messeleiterin Babette Bell erzählt im Interview mit Kunststoffe mehr über das Erfolgsrezept, die Highlights der Messe und die neue Ausgabe im Mai.

Verbände, Institutionen, Messen

„Die KPA trifft den Nerv der Branche“

Wie Kunststoffe Elektronikprodukte verbessern und dem Fachkräftemangel beizukommen ist

Der Stellenwert von Elektronik nimmt immer weiter zu. Begleitet wird sie dabei meistens von Kunststoffen. Durch höhere Ströme und die zunehmende Miniaturisierung ergeben sich allerdings auch neue Problemstellungen. Wie Kunststoffe helfen können, diese zu lösen, zeigte die Tagung „Kunststoff trifft Elektronik“ des Kunststoff-Zentrum Leipzig (KuZ) Ende Januar 2020. Interessante Erkenntnisse gab es unter anderem beim Flammschutz und der Entwärmung, aber auch Maßnahmen gegen den Fachkräftemangel wurden gezeigt.

Kunststoffe und Elektronik haben mehr gemeinsam, als es auf den ersten Blick erscheint. Beide sind im Alltag allgegenwärtig. In fast allen Produkten, seien es Kleidung, Haushaltsgeräte oder Möbel, stecken Kunststoffe – oder umhüllen sie als Verpackung. In ähnlicher Weise gilt das für die Elektronik: Aus Maschinen, Fahrzeugen und Geräten ist sie nicht mehr wegzudenken. Wenn diese überhaupt ohne Elektronik laufen, dann zumindest nur mit eingeschränkten Funktionen.

Gut zu sehen ist der Bedeutungszuwachs beider Bereiche in der Automobilindustrie. Seit Jahren nimmt der Anteil an Kunststoffen und elektronischen Komponenten in Fahrzeugen zu. Durchschnittlich entfallen etwa 12 bis 18 % des Gewichts eines Automobils auf Kunststoffe, Tendenz steigend. Sehr stark nimmt auch der Anteil der Elektronik an den Gesamtkosten von Fahrzeugen zu. Prognosen der Unternehmensberatung Roland Berger zufolge wird dieser von gegenwärtig 16 % bis 2025 auf 35 % steigen.

Gleichzeitig werden Kunststoffe und Elektronik aber auch ein Stück weit Opfer ihres eigenen Erfolgs. Durch die zunehmende Verbreitung entzündet sich an beiden immer häufiger Kritik. Bei Kunststoffen geht es vor allem um Umweltthemen, wie CO2-Verbrauch und die Entsorgung. Gerade in puncto Entsorgung wird auch die Elektronik häufig kritisiert. Beanstandet wird etwa die Deponierung von Elektroschrott in Ländern der dritten Welt. Ein Problem ist außerdem die Rohstoffgewinnung. Vor allem die in vielen elektronischen Geräten verwendeten seltenen Erden stehen im Mittelpunkt der Kontroverse. Angeprangert werden außerdem die durch die Elektronisierung hervorgerufenen gesellschaftlichen Veränderungen, wie die ständige Erreichbarkeit, eine wahrgenommene Beschleunigung des Alltags und eine zunehmende Überwachung.

Neben diesen Parallelen gibt es aber natürlich auch eine ganz praktische Verbindung zwischen den zwei Gebieten: Wo immer Elektronik eingesetzt wird, sind Kunststoffe nicht weit. Sie dienen als Untergrund, wie bei Leiterplatten, als Schutzschicht, Ummantelung oder Gehäuse und stellen Zusatzfunktionen wie Flammschutz oder Entwärmung bereit. „In der Elektronik geht ohne Kunststoffe gar nichts“, fasste Dr. Peter Bloß, Geschäftsführer des Kunststoff-Zentrums Leipzig (KuZ), das sehr treffend in seiner Einleitung zur Fachtagung „Kunststoff trifft Elektronik“ zusammen (Bild 1).

Die Veranstaltung feierte in diesem Jahr ihre Premiere und stieß sofort auf großes Interesse. Mit über 100 Teilnehmern war sie gleich bei ihrem Debüt ausgebucht. Insgesamt 14 Referenten sprachen an den beiden Tagen, 29. und 30. Januar 2020, zu so aktuellen Themen wie Kunststoffen im Elektromotor, dem Umgang mit Flammschutz und hohen Strömen und dem Schutz von Elektronikkomponenten durch Kunststoffe.

Den Einstieg machte mit Haimo Huhle vom Zentralverband Elektrotechnik- und Elektronikindustrie e.V. (ZVEI), Frankfurt a.M., dann auch gleich ein sehr passender Referent. Er gab dem überwiegend aus dem Kunststoffbereich stammenden Publikum einen Einblick in seine Branche. Dabei zeigte er einige interessante Parallelen zwischen den beiden Industrien auf. Beide stellen Technologien für andere Branchen bereit und haben einen sehr hohen Forschungs- und Entwicklungsanteil (F&E). Für die Elektronikindustrie liegt das ihm zufolge daran, dass sie nur über technologische Fortschritte international konkurrenzfähig bleiben kann. Ein Preiskampf sei im globalen Maßstab nicht zu gewinnen. Diese Einschätzung trifft nicht nur für die Elektronik-, sondern sicher auch die Kunststoffindustrie zu. Dementsprechend kann sich diese sicherlich auch den Forderungen des ZVEI an die Politik anschließen. Huhle rief diese dazu auf, 3,5 % des deutschen Bruttoinlandsprodukts (BIP) bis 2025 in die Forschungsförderung zu investieren.

Eine weitere Gemeinsamkeit beider Branchen besteht darin, dass sie beide unter der Krise der Automobilindustrie leiden. Das seit Jahren wachsende Geschäft mit dieser Branche hat zu einer starken Abhängigkeit geführt. Dementsprechend schwierig ist die Lage aktuell. Dr. Axel Tuchlenski von Lanxess, Dormagen, geht allerdings davon aus, dass der Wechsel zur Elektromobilität sich für die Elektronik- wie Kunststoffindustrie als Wachstumstreiber erweisen wird (Bild 2). Er wies in seinem Vortrag aber zu Recht darauf hin, dass mit dem Umstieg auch große Herausforderungen für Kunststoffe verbunden sind. Flammschutz, Kriechstromfestigkeit, Hydrolysestabilität und Wärmeleitfähigkeit bekommen einen deutlich höheren Stellenwert, als das bei Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor der Fall ist. Welche Probleme sich dabei ergeben, erläuterte er am Beispiel der Wärmeleitfähigkeit. Diese hängt maßgeblich von der verwendeten Füllstoffmenge ab. Um einen möglichst guten Wärmetransport zu erhalten, ist ein Füllstoffanteil von 60 bis 70 % notwendig. Das Material lässt sich danach allerdings nur sehr schwer verarbeiten. Mit passenden Materialkombinationen kann dieses Problem Tuchlenski zufolge aber durchaus gelöst werden. Bei Lanxess hätten sie dadurch eine Wärmeleitfähigkeit von 1 bis 2 W/mK erreicht. Normale Kunststoffe liegen deutlich unter 1 W/mK. Gegenwärtig zur Kühlung eingesetzte Materialien erreichen deutlich höhere Werte. Aluminium kommt etwa auf 236 W/mK. Kunststoffe sollen laut Tuchlenski aber gar nicht deren Aufgaben, die eigentliche Kühlung, übernehmen. Stattdessen geht es darum, auf einer sehr großen Fläche einen stetigen Wärmetransport zu gewährleisten. Untersuchungen von Lanxess zeigen, dass sich dadurch ein deutlich verbessertes Wärmeleitmanagement realisieren lässt.

Diesen Erkenntnissen schloss sich Dr. Frank Schneider von der FEP Fahrzeugelektrik Pirna GmbH, Pirna, in seinem Vortrag an. Er hat mit seinen Kollegen bei dem Automobilzulieferer den Einsatz von wärmeleitfähigen Kunststoffen untersucht. Anhand einer Vorsicherungsbox für Autobatterien, die unter anderem im VW Golf 8 eingesetzt wird, erklärte er, welche Vorteile solche Materialien in der Praxis bieten. Durch steigende Ströme im Automobil entstehen immer öfter Hotspots mit kritischen Temperaturen in der Fahrzeugelektronik. Gerade bei diesen kämen wärmeleitfähige Kunststoffe besonders zum Tragen. Selbst durch Polymere mit einem geringen Wärmetransport lassen sich ihm zufolge solche Hotspots teilweise bereits entschärfen. Das liegt daran, dass die Reduktion der Temperatur durch das Material bereits bei geringer Wärmeleitfähigkeit relativ groß ist und nicht linear mit dieser ansteigt.

Eine weitere wichtige Rolle, die Kunststoffe bei elektronischen Geräten übernehmen, ist der Flammschutz. Dr. Bernhard Schartel von der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) gab in seinem Vortrag einen Überblick über die neuesten Entwicklungen in diesem Bereich (Bild 3). Schartel sieht gegenwärtig vor allem Multikomponentensysteme auf dem Vormarsch. Damit sind Flammschutzmittel gemeint, die mehrere Mechanismen zur Brandverhinderung vereinen, etwa Carbonisierung und Flammvergiftung. Sie kombinieren die Vorteile beider Mittel und erreichen dadurch einen besseren Effekt. In vielen Fällen liegt die Schutzwirkung sogar höher als die addierte der beiden einzelnen Flammschutzmittel: Es entstehen Synergieeffekte. Für Schartel lässt sich deshalb moderner Flammschutz nur durch Multikomponentensysteme erreichen. Seines Erachtens ist außerdem roter Phosphor auf absehbare Zeit nicht als Flammschutzmittel zu ersetzen. Interessant ist auch Schartels Einschätzung, eine der Hauptaufgaben von Flammschutzmittel bestehe darin, günstigere Kunststoffe konkurrenzfähig zu teureren zu machen. Sie dienen somit nicht nur dem Flammschutz, sondern auch der Kostenreduktion.

Neben technischen Themen treibt die Kunststoffindustrie auch ein soziales um: der Fachkräftemangel. Und dieser könnte in nächster Zeit noch deutlich zunehmen. Eine kürzlich vorgestellte Umfrage des Verbands Technische Kunststoff-Produkte e.V. (GKV/TecPart), Frankfurt a.M., förderte einen dramatischen Rückgang an Erstsemestern bei den Studienfächern Kunststofftechnik und Kunststoffverarbeitung zutage. Sollten die Einschreibungen auf diesem Niveau bleiben, wird der Kampf um die Absolventen noch deutlich härter werden. Auch die Elektronikindustrie leidet laut Haimo Huhle vom ZVEI unter dem fehlenden Personalangebot.

Klug gewählt von den Veranstaltern war deshalb die Einladung von Dr. Steffi Burkhart (Bild 4). Die selbstständige Dozentin sprach über die Erwartungshaltung der Generationen Y und Z, also der unter 40-Jährigen, an Unternehmen und wie Firmen ihre Strukturen und ihr Recruiting-System verändern müssten, um qualifizierte Mitarbeiter zu finden. Für Burkhart sind gute, motivierte Mitarbeiter die knappe Ressource der Zukunft. Auf die Firmen sieht sie einen War for Talents, einen Kampf um die besten Köpfe zukommen. Nur wenn Unternehmen sich diesen veränderten Realitäten anpassten, könnten sie in Zukunft erfolgreich sein. Ein großes Problem ist ihr zufolge dabei die verstaubte Kultur vieler Firmen. Starre Hierarchien, geringe Einflussmöglichkeiten und unflexible Arbeitszeiten schreckten junge Arbeitnehmer ab. Außerdem sollten Firmen ihre Mitarbeitersuche und den Bewerbungsprozess dringend überarbeiten. Vor allem eine Ansprache über soziale Medien empfiehlt Burkhart, da dort die Generationen Y und Z gut zu erreichen seien. Außerdem müssten Firmen stärker von sich aus auf potenzielle Mitarbeiter zugehen und viel schneller, am besten innerhalb von 24 Stunden, Bewerbern zusagen. Burkhart hielt außerdem ein Plädoyer für mehr Frauen in der Industrie. „Wir können es uns nicht leisten, die Hälfte der Bevölkerung auszuschließen“, erklärte sie.

KUZ - Kunststoff-Zentrum in Leipzig gGmbH 

https://www.kuz-leipzig.de

Ausgabenartikel

Über 100 Teilnehmer kamen zum Debüt der Tagung „Kunststoff trifft Elektronik“

Bild 1. Für Dr. Peter Bloß, Geschäftsführer des KuZ, sind Kunststoffe nicht aus der Elektronik wegzudenken

Bild 2. Ein besonders großer Effekt lässt sich mit wärmeleitfähigen Kunststoffen erreichen,  indem sie auf breiter Fläche eingesetzt werden, erklärte Dr. Axel Tuchlenski von Lanxess  

Bild 3. Wie sich moderner Flammschutz mit Multikomponentensystemen umsetzen lässt, erklärte Dr. Bernhard Schartel, BAM 

Bild 4. Um auch zukünftig qualifiziertes Personal zu finden, müssen Unternehmen dringend ihre Firmenkultur ändern und stärker auf Frauen setzen, ist Dr. Steffi Burkhart überzeugt 