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

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

Kunststoffverarbeitung: Verfahren

Kunststoff-Aufbereitung

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?

Polybutylenterephthalat

Gegen den Strom

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. 

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 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

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

Bei dem Bauteil handelt es sich um eine hybride Kunststoff-Metall-Konstruktion, die dem Kunststofferzeuger zufolge über die herkömmliche quadratische oder rechteckige Struktur von Frontend-Trägern hinausgeht.

Der Frontend-Träger für Fahrzeuge des chinesischen Herstellers Geely wird künftig aus einem PA 6 von Lanxess gefertigt.

Lanxess-PA für Frontend-Träger von Geely

Die meiste Energie bei einem Unfall wird von Metallteilen in den Fahrzeugen absorbiert. Bei der S-Klasse von Mercedes-Benz wurde nun erstmals ein zusätzlicher Crash-Absorber aus Polyamid (PA) im Frontend verbaut.

Für das Sicherheitskonzept im Frontend der aktuellen S-Klasse setzt Mercedes-Benz unter anderem auf einen Crash-Absorber aus Polyamid. 

Crash-Absorber aus Polyamid für den Frontendträger der S-Klasse von Mercedes-Benz

Kfz-Sicherheit, passiv

Kfz-Systeme

Kraftfahrzeugtechnik

Unfallschutz mit Kunststoff

Lati hat ein Polyphthalamid (PPA) für den Einsatz in Automobilen, der Elektrotechnik und Elektronik, dem Energiemanagement und der Automatisierung entwickelt.

Das Polyamid 9T entstammt der Laramid-Familie von Lati und wurde für den Einsatz in Automobilen, der Elektrotechnik und Elektronik, dem Energiemanagement und der Automatisierung entwickelt.

PPA für den Dauergebrauch bei 160 °C

Die hohe Feuchtigkeitsaufnahme von Polyamiden (PA) führt häufig im Laufe der Nutzungsdauer zu einer erheblichen Verschlechterung der mechanischen, thermischen und chemischen Eigenschaften von PA-Bauteilen. Der Kunststoffhersteller Romira hat als Alternative nun ein Hochleistungs-PA mit geringer Feuchtigkeitsaufnahme vorgestellt.

Mit Rotec HPPA bietet Romira ein neues Hochleistungsprodukt für den Metallersatz an.

Alternative zu Metall und vollaromatischen PA

Für Elektrofahrzeuge hat BASF ein flammgeschütztes Polyamid 66 (PA66) mit hoher Farbstabilität vorgestellt. Das Ultramid A3U44G6 DC OR genannte Material ist mit 30 % Glasfasern verstärkt.

In Tests konnte das PA66 seine Farbstabilität auch bei Wärmealterung unter Beweis stellen. Ein wichtiges Kriterium für Hochvoltbauteile in Elektrofahrzeugen.

Farbstoffe

Additive

Halogenidfrei flammgeschützt und farbstabil

DSM verkauft seinen Engineering-Polymers-Bereich an Lanxess und den Finanzinvestor Advent. Lanxess bringt außerdem sein PA- und PBT-Geschäft in das Joint Venture ein.

Lanxess lagert seine technische Kunststoffsparte in das Joint Venture aus.

Streifinger, Florian

Wirtschaft

Lanxess und Advent kaufen technische Kunststoffsparte von DSM

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 09/2022

ausgabe 08/2022

ausgabe 07/2022

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