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

Kfz-Elektronik

Elektronik

Elektromobilität

Mobilität

Polyamide

Kunststoff Werkstoffe

Thermoplaste

Technische Kunststoffe

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

Hochleistungskunststoffe

Elektronenbooster für Elektrofahrzeuge

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

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

Leistungselektronik

Gegen den Strom

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

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

Mehr Leistung im Wasser

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

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

Mit umfangreichen und spezifischen Modifikationen der Eigenschaften können Kunststoffe klassischen Metallbauteilen immer mehr Anwendungen abluchsen.

Bild 1. Grivory G5V weist im Vergleich zum bereits bekannten Grivory GV zwischen 60 °C und 100 °C deutlich bessere mechanische Eigenschaften auf

Quelle: Ems-Chemie, © Tabelle: Kunststoffe

Zwei neue Polyamid-Typen sollen technische Bauteile wirtschaftlicher machen

Kunststoff

Bauwesen

Baustoffe

Fortschrittlicher Metallersatz

Die weltweite Marktsituation ist bei PA 6 und PA 66 sehr unterschiedlich. Bei PA 66 und beim Vorprodukt Adiponitril (ADN) kommt es immer wieder zu Lieferengpässen. Das führt zu teilweise drastischen Preiserhöhungen. Deshalb setzen immer mehr Anwender auf Alternativen zu PA 66.

Hochvoltstecker aus orange eingefärbtem Durethan BKV45FN04 kommen u. a. in Elektrofahrzeugen zum Einsatz. Für Kunststoffe bei Li-Ionen- Batterien ist oft eine UL94-V-0-Klassifizierung notwendig

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Polyamid (PA)

PA-6-Compounds ersetzen PA 66

Das Automobil der Zukunft soll möglichst wenig CO2 freisetzen, effizient und automatisiert fahren und von möglichst vielen Menschen genutzt werden können. Das stellt an Kunststoffe und deren Verarbeitungsverfahren unterschiedliche Anforderungen. Sie reichen vom Leichtbau für Karosserie und Antriebsstrang über einen angenehmen Innenraum bis hin zu Beleuchtung oder Sensorik.

Der neue vollelektrische Audi e-tron besitzt einen fast komplett verschlossenen Unterboden aus leichtem LWRT-Werkstoff (Low Weight Reinforced Thermoplastics), der dadurch den elektrischen Verbrauch reduziert

E-Mobilität, autonomes Fahren, Carsharing und die Folgen für die Kunststoffbranche

Glasfasern / -matten

Verstärkungsstoffe

Leichtbau

Polyethylenterephthalat

Faserverbundwerkstoffe

Andere Werkstoffe

Alles auf Elektro?

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.

2022-04-12 KU 4-22_Prod_Lati_fs

ausgabe 09/2022

ausgabe 08/2022

ausgabe 07/2022

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