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

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.

Messe K-Kunststoffmesse

kunststoffe-international.com

kunststoffe.de

Schwerpunkt Metallersatz

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

Demonstrator für Batteriegehäuse von E-Autos

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.

Compound

Nachhaltigere Materialien mit umfassender Lebenszyklusanalyse

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

In einer Pressekonferenz stellte Ascend seine K-Messeschwerpunkte vor.

Breite Auswahl an PA-Neuheiten

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

Das Langfaser-Thermoplast-Direktpressen bietet sich für die Herstellung von großflächigen Bauteilen für E-Autos. Diese stellen jedoch hohe Anforderungen an das verwendete Material. Zwei speziell für das Verfahren entwickelte Typen erfüllen diese Anforderungen.

Großflächige Bauteile wie der Batteriedeckel im Bild lassen sich sehr gut im Langfaser-Thermoplast-Direktpressen fertigen. Für das Verfahren bieten sich darauf optimierte Materialien wie das PA66 Mobius 555 FR GF50 von Invista an. 

PA66 für flammgeschützte, großflächige LFT-D-Bauteile

Pressen von Kunststoffen

Schneller zu sicheren Batteriegehäusen

Flammschutz wird im E&E-Bereich stark nachgefragt. Lanxess hat dafür ein halogenfreies Additiv für glasfaserverstärkte Kunststoffe entwickelt.

Das Flammschutzmittel wurde primär für den Schutz von Bauteilen im E&E-Bereich entwickelt.

Mit phosphorbasiertem Additiv UL 94 V-0 erreichen

Flammschutzmittel

Additive

Flammschutz für E&E-Compounds

Mit richtigen Materialien bei Elektrofahrzeugen in der Produktion und während der Nutzungsphase CO<sub>2</sub>-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

Polypropylen-Compound

Polypropylen

Doppelt nachhaltigere E-Autos

Auch bei Bauteilen aus technischen Kunststoffe sollen die CO2-Emissionen sinken. Ascend hat dafür auf der K 2022 PA mit hohem Recyclinganteil vorgestellt.

Auch im PA-Bereich steigt das Interesse an Rezyklaten. Ascend bietet deshalb künftig Typen mit bis zu 100 % Recyclinganteil an.

Geringerer CO<sub>2</sub>-Fußabdruck

Kunststoff-Rezyklat

Kreislaufwirtschaft

PA mit bis zu 100 % Rezyklatanteil

Die Anzahl elektronischer Komponenten in Fahrzeugen nimmt seit Jahren beständig zu. Um sie mit elektrischer Energie zu versorgen, werden häufig hohe Ströme benötigt. Die dabei entstehende Wärme stellt allerdings eine Gefahr für die Komponenten dar und kann zur Beschädigung und zum Ausfall der Bauteile führen. Eine Möglichkeit zur Reduzierung der Temperatur an kritischen Bereichen bieten wärmeleitfähige Kunststoffe. Welche Effekte sich damit erreichen lassen, zeigt das Beispiel einer Vorsicherungsbox für den Golf 8.

Es wird zunehmend enger im Motorraum moderner Fahrzeuge wie beispielsweise des aktuellen Golf 8. Dadurch erhöht sich die Wärmebelastung der verbauten Komponenten

Wärmeleitfähige Kunststoffe helfen bei der Entwärmung von Bordnetzkomponenten

Elektronik

Automotive

Abkühlung für Fahrzeugelektronik

Der Fortschritt bei Fügetechnologien wie dem Laserdurchstrahlschweißen, die steigende Nachfrage nach wärmeleitenden Kunststoffen, der Leichtbau und die Elektromobilität gehören in der Material- und Anwendungsentwicklung mit Polyamid zu den großen Trends. Auch bei bei diesem Polymer wächst der Bedarf an nachhaltigeren Werkstoffen. Geschlossene Stoffkreisläufe werden deshalb künftig in der Herstellung von PA 6 und PA 66 eine immer wichtigere Rolle spielen.

Motorradtank aus Durethan BC550Z 900116 DUSXBL: Das unverstärkte und schlagzäh modifizierte PA 6 wird zu zwei Halbschalen spritzgegossen, die durch Heizelementschweißen zum Tank gefügt werden

Polyamid (PA): Produktverbesserungen und Ersatz von PA 66 durch PA-6-Compounds

Hybridtechnik

Spritzgießen

Vibrationsschweißen

Verbindungstechnik Verfahren

Thermisches Fügeverfahren

Hybridwerkstoffe

Andere Werkstoffe

Recycling

Umweltmanagement

Laserschweißen

Kunststoff

Bauwesen

Baustoffe

Laserauftragsschweißen

Oberflächentechnik

Laserbearbeitungen

Lasertechnik

Kunststofffasern

Verstärkungsstoffe

Verbesserungen bei Materialien und  der Verarbeitung

Die Covid-19-Pandemie hat auch die Kunststofferzeuger hart getroffen. Doch nicht alle Kunststoffe sind gleichermaßen betroffen. Während die häufig in der Automobilindustrie verwendeten technischen Kunststoffe unter dem Einbruch des Fahrzeugabsatzes leiden, profitieren etwa Polyolefine teilweise von der Krise. Und auch wenn die Pandemie gerade alle anderen Themen in den Hintergrund rückt, schreitet dennoch die Entwicklung etwa bei der Kreislaufwirtschaft, Elektromobilität und Digitalisierung weiterhin voran. Über die gegenwärtige Situation und die zukünftige Entwicklung sprach Kunststoffe mit Vertretern der Kunststofferzeuger.

Ein Austausch in Pandemiezeiten: Coronabedingt fand das Kunststoffe-Expertengespräch rein digital statt. Dr. Matthias Scheibitz (oben links), Jürgen Luderer (oben rechts), Dr. Ingo Sartorius (unten links), und Dr. Karlheinz Hausmann (unten rechts) diskutierten dabei über die aktuelle Situation und die zukünftigen Trends bei Kunststoffen

Expertengespräch zu Trends und Herausforderungen bei Werkstoffen

Verpackungsmaterial

Logistik

Polyethylen

Streifinger, Florian

Polyvinylchlorid

Standardkunststoffe

Polyethylenterephthalat

„Wir teilen den Optimismus von  Wirtschaftsminister Altmaier nicht“

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

Kunststoffe

Photonik

Optik

Elektronische Bauelemente

Leistungselektronik

Antreiber der Elektromobilität

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

Lati hat ein Polyphthalamid (PPA) für anspruchsvolle Anwendungen vorgestellt. Das Polyamid 9T (PA 9T) entstammt der Laramid-Familie des italienischen Unternehmens. Es wurde unter anderem für den Einsatz in Automobilen, der Elektrotechnik und Elektronik, dem Energiemanagement und der Automatisierung entwickelt.

Materialien müssen in diesen Bereichen über eine gute Beständigkeit gegen hohe Temperaturen, etwa Dauertemperaturen von 150 °C, eine sehr gute mechanische Festigkeit sowie eine hohe Chemikalienbeständigkeit verfügen und ihre Eigenschaften auch bei hoher Luftfeuchtigkeit beibehalten.

Das Laramid T genannte Material bietet Lati zufolge die typischen Eigenschaften von PPA, ist jedoch zäher und bereitet weniger Probleme bei einer hohen Umgebungsfeuchtigkeit. Es soll sich außerdem auch für komplexe dünnwandige Geometrien mit sehr engen Maßtoleranzen eignen. Das PA bietet sich aufgrund seiner Glasübergangstemperatur von fast 130 °C nach Herstellerangaben besonders für Anwendungen an, bei denen Wärmestau ein Problem darstellt. Das Polymer schmilzt Lati zufolge bei 290 bis 310 °C. Es verfügt somit über ein ähnliches Übergangsfenster wie andere PPA und Polyphenylensulfide (PPS). Aufgrund dieser thermischen Eigenschaften soll das PPA auch bei Dauergebrauchstemperaturen von bis zu 160 °C stabil bleiben und bis mindestens 100 °C keine großen Einbußen bei den mechanischen Leistungen zeigen.

Im Gegensatz zu anderen PPA weist das Basispolymer von Laramid T Lati zufolge auch in unverstärkten Formulierungen sehr gute mechanische Eigenschaften auf. Für Einsatzgebiete mit sehr hohen Anforderungen bietet das Unternehmen außerdem mit Glas- oder Kohlenstofffasern verstärkte Versionen an. Sie sind mit bis zu 60 % Glasfaseranteil und bis zu 40 % Kohlenstofffaserverstärkung verfügbar.

Interessant ist außerdem die hohe Hydrolysebeständigkeit des PPA in Verbindung mit seiner geringen Feuchtigkeitsaufnahme. Dadurch eignet es sich laut dem Unternehmen auch für den direkten Kontakt mit heißem Wasser, Dampf, wässrigen Salzlösungen und Desinfektionsmitteln. Die Verringerung der mechanischen Eigenschaften aufgrund der hydrolytischen Wirkung von heißem Wasser soll nur geringfügig größer als bei anhygroskopischen Harzen wie PPS sein. Die Gleichgewichtsfeuchte liegt bei 25 °C und einer relativen Luftfeuchtigkeit von 50 % unter 0,5 %. Die mechanischen Eigenschaften des PPA werden deshalb nur geringfügig durch eine hohe Luftfeuchtigkeit beeinflusst.

LATI Industria Termoplastici Spa  

https://www.lati.com

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.