Die erforderliche Spitzentemperatur für Hybrid- und Elektrofahrzeuge ist im Vergleich zu aktuellen Verbrennungsmotoren von derzeit 135 auf 110 °C gesunken. Gleichzeitig haben sich aber die Betriebszeiten verneunfacht. Das hat Auswirkungen auf die Materialauswahl.

Bild 1. Im Vergleich zu dem PPA Grivory HT1VA-4 HY nimmt selbst hydrolysestabilisiertes PA66 deutlich mehr und schneller Wasser auf (Ergebnisse gemessen an Platten von 100 mm x 100 mm x 3 mm nach ISO 62 bei 23 °C).

Vergleich von PA66 und PPA für Elektrofahrzeuge

Elektromotoren

Antriebe

Elektromobilität

Mobilität

Polyamide

Kunststoff Werkstoffe

Thermoplaste

Technische Kunststoffe

Hochleistungskunststoffe

Mehr Leistung im Wasser

Der Wechsel vom Verbrennungs- zum Elektromotor bedeutet für die Kunststoffindustrie einige Unwägbarkeiten. Elektrische Antriebe stellen teilweise gänzlich andere Anforderungen an die Materialien. Welche das konkret sind, kristallisiert sich mit der zunehmenden Verbreitung entsprechender Fahrzeuge immer stärker heraus. Ein Überblick über die wichtigsten Änderungen.

Nicht nur der Motor und die Energiebereitstellung verändern sich beim Übergang von Verbrennungs- auf Elektrofahrzeuge. Auch bei Materialien gilt es, neue Wege zu gehen 

Flammschutz, Wärmebeständigkeit und Kriechstromfestigkeit in Elektrofahrzeugen

Kfz-Elektronik

Elektronik

Kunststoffe

Photonik

Optik

Elektronische Bauelemente

Leistungselektronik

Antreiber der Elektromobilität

Ein Schwerpunkt des K-Messeauftritts von Lanxess sind in diesem Jahr Materialien für die Elektromobilität. Darunter ist etwa ein halogenfrei flammgeschütztes, hydrolysestabilisiertes PBT-Compound mit sehr guten elektrischen Eigenschaften.

Der Demonstrator eines seriennahen Gehäuses für die Batterien von Elektrofahrzeugen ist eines der Highlights am Stand von Lanxess. 

Polybutylenterephthalat

Messe K-Kunststoffmesse

kunststoffe-international.com

kunststoffe.de

Demonstrator für Batteriegehäuse von E-Autos

Elektrofahrzeuge können auch kabellos geladen werden. Dabei findet der Energieaustausch zwischen einer im Boden positionierten Induktions- und einer im E-Auto montierten Empfängerspule statt. Um die Spulen vor Beschädigungen zu schützen, eignen sich glasfaserverstärkte und flammgeschützte Polyamide 66, wie das Beispiel eines serienreifen kabellosen Ladesystems zeigt.

Kabelloses Laden könnte die Reichweite von E-Autos und somit die Akzeptanz der Elektromobilität erhöhen.

Flammgeschütztes Polyamid für induktive Ladesysteme

Ohne Kabel dank passender  Compounds

Der PA-Markt ist im Umbruch. Neue Themen sind in den Fokus gerückt. Die PA-Sparten verschiedener Hersteller haben außerdem den Besitzer gewechselt.

PA ist weiterhin einer der wichtigsten technischen Kunststoffe im Automobilbau und findet dort vielfältigen Einsatz. Das gilt nicht nur für klassische Verbrenner, sondern wird auch volumenmäßig bei Elektroautos der Fall sein.

Polyamid (PA): Elektromobilität und Nachhaltigkeit treiben die Entwicklungen

Kunststoff-Recycling

Kunststoffverarbeitung: Verfahren

Kunststoff-Aufbereitung

Doppelter Wandel bei Polyamid

Mit richtigen Materialien bei Elektrofahrzeugen in der Produktion und während der Nutzungsphase CO2-Emissionen einsparen.

Der Wechsel vom Verbrennungs- zum Elektromotor bietet nicht nur Herausforderungen, sondern auch Chancen. Aufgrund der veränderten Anforderungen lassen sich an vielen Stellen etwa durch Materialwechsel CO2-Emissionen einsparen.

Mit richtigen Materialien bei Elektrofahrzeugen in der Produktion und während der Nutzungsphase CO2-Emissionen einsparen.

Mit passenden Materialien und Daten den Wandel hin zur Elektromobilität gestalten

Compound

Polypropylen-Compound

Polypropylen

Doppelt nachhaltigere E-Autos

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.

Kunststoff

Bauwesen

Baustoffe

Teilbiobasiertes PPA für Elektrofahrzeuge

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

Automotive

Hochspannung im Auto

Mit Thermoplasten lässt sich die Sicherheit, Leistung und Nachhaltigkeit von E-Autos verbessern. Ansatzpunkte dafür bestehen bei vielen Komponenten wie Batterie Cases, Sammelschienen, Kühlleitungen und Dichtungen. Sehr interessant ist es dabei, wenn Materiallieferanten Unterstützung in Form von CAE- und Spritzgießanalysen bieten können.

Bei den Batterien von Elektrofahrzeugen spielen Thermoplaste eine wichtige Rolle. Sie helfen etwa die Temperatur im optimalen Bereich zu halten für eine lange Lebensdauer und hohe Leistung der Batterien.

Mit den passenden Materialien die Leistung von Elektrofahrzeugen verbessern

Elektrisch, umweltfreundlich,  thermoplastisch

Die Bedingungen in Elektrofahrzeugen stellen hohe Anforderungen an die eingesetzten Materialien. Automobilhersteller und Zulieferer müssen daher für Bauteile zu teuren Hochleistungskunststoffen greifen. Es gibt eine kostengünstige Alternative für viele Anwendungen.

Bild 2. Strahlenvernetzen lassen sich sowohl Standardpolymere, als auch technische Kunststoffe und Hochleistungspolymere. Behandelt werden können mit dem Verfahren die in grün hervorgehobenen Polymere.

16:9

Hochleistungskunststoffe durch strahlenvernetzte günstigere Polymere ersetzen

Strahlenvernetzung

Elektronenbooster für Elektrofahrzeuge

Vor allem die Elektromobilität, aber auch viele andere Elektroanwendungen, stellen verschärfte Anforderungen an die elektrischen Eigenschaften von Thermoplasten. Das wirft die Frage auf, ob die in diesem Bereich üblicherweise eingesetzten Polymere diese noch erfüllen können.

Wie gut eignen sich Polyamid und Polybutylenterephthalat für Hochvoltanwendungen?

Gegen den Strom

Lanxess hat ein halogenfrei flammgeschütztes und hydrolysestabilisiertes Polybutylenterephthalat-Compound (PBT) für Hochvoltstecker in Elektroautos entwickelt.

Wegen seinem hohem Durchgangswiderstand und seiner Kriechstromfestigkeit eignet sich das PBT-Compound gut für Stecker in Elektrofahrzeugen.

Sichere Stecker für die Elektromobilität

Technische und Hochleistungskunststoffe als Alternativen für Metalle sind einer der Schwerpunkt am K-Messestand von Lehvoss. Sie wurden unter anderem für Komponenten von Fahrrädern entwickelt.

Der Smartphonehalter besteht aus recyceltem PA66 und wurde mit 50 % Glasfasern verstärkt.

Schwerpunkt Metallersatz

Bei RadiciGroup High Performance Polymers zeigt anhand verschiedener Beispiele auf der K-Messe, wie sich mit passenden Polymeren umweltfreundliche und rückverfolgbare Produkte umsetzen lassen.

Gewicht reduzieren und Sicherheit gewährleisten sollen von Radici speziell für die Elektromobilität entwickelte Compounds.

Nachhaltigere Materialien mit umfassender Lebenszyklusanalyse

Der PBT-Weltmarkt hat sich von den Folgen der Coronapandemie gut erholt. Die Produktentwicklungen bei dem Werkstoff werden von den Trends Digitalisierung, Elektromobilität und Nachhaltigkeit vorangetrieben, wie zahlreiche spannende Neuheiten zeigen.

PBT-Compounds sind für die Elektromobilität sehr gefragt, unter anderem für Bauteile der Batterie, des elektrischen Antriebsstrangs und der Ladeinfrastruktur. 

Polybutylenterephthalat (PBT): Produkte mit Zusatznutzen gefragt

Elektromobilität und Nachhaltigkeit treiben das Wachstum

Ascend Performance Materials konzentriert sich auf der K auf die Bereiche Elektromobilität und Nachhaltigkeit. Das gab das Unternehmen in einer Pressekonferenz zur Messe bekannt.

Vorstellen wird der Kunststoffhersteller unter anderem Polyamide (PA) und die PA-Vorprodukte Acrylnitril und Hexamethylendiamin auf Basis von nachwachsenden Rohstoffen. Sie sollen ab 2023 verfügbar sein.

Das Unternehmen präsentiert außerdem weitere PA-Neuheiten. Darunter mit Vydyne Thermaplus ein sehr duktiles PA66 mit hoher Dauergebrauchstemperaturbeständigkeit. Mit dem Material soll sich PA46 ersetzen lassen. Bei der Starflam-Produktreihe handelt es sich um UL-registrierte, flammgeschütze PA für verschiedene Leistungsanforderungen. Zusätzlich zeigt Ascend sein wachsendes Angebot an langkettigen PA. Die HiDura genannten PA610 und PA612 besitzen dem Unternehmen zufolge eine höhere Chemikalienbeständigkeit und ein besseres Abriebverhalten als PA66.

Zu sehen sind außerdem von Ascend zusammen mit Fahrzeugherstellern und Zulieferern entwickelte Anwendungen zur Verbesserung der Sicherheit und Leistungsfähigkeit batterieelektrisch betriebener Fahrzeuge. Sie beruhen hauptsächlich auf hydrolysebeständigen und flammgeschützten Polymeren.

Entwickelt wurde etwa ein Werkstoff zur Dämpfung unerwünschter Fahrzeug- und Nebengeräusche in Elektrofahrzeugen. Elektromotoren erzeugen Schwingungen mit der zehnfachen Frequenz der von Verbrennungsmotoren emittierten Vibrationen. Das Dämpfungsvermögen der bisher verwendeten Materialien ist dafür nicht ausreichend. Mit Vydyne AVS zeigt Ascend ein PA66, dass hochfrequente Schwingungen direkt am Motor wirkungsvoll dämpfen und auf diese Weise den Schalldruckpegel in der Fahrgastzelle um bis zu 80 % verringern soll.

Ascend Performance Materials  

In einer Pressekonferenz stellte Ascend seine K-Messeschwerpunkte vor.

2022-08-30 KU 9-22_K_Ascend

ausgabe 01/2023

ausgabe 12/2022

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