Freudenberg Sealing Technologies
20-close Neuigkeiten aus erster Hand?

Neuigkeiten und Hintergründe aus der Dichtungstechnik erfahren, innovative Produkte kennenlernen – im kostenlosen E-Mail-Newsletter von Freudenberg Sealing Technologies.

Freie Fahrt für den Wärmetransport

Weinheim, 21. Juli 2020. Wo viel gerechnet wird oder hohe Ströme fließen, entstehen große Mengen an Abwärme. Freudenberg Sealing Technologies hat deshalb ein Material entwickelt, das scheinbar gegensätzliche Eigenschaften vereint: Es leitet Wärme gut, ist aber gleichzeitig elektrisch isolierend. Erste Anwendungen für Ladebuchsen, Steuergeräte und Akkus von Elektroautos erprobt der Zulieferer bereits.

In der Regel kombinieren Werkstoffe elektrische und thermische Leitfähigkeit oder sie isolieren sowohl gegen Stromfluss als auch gegen Wärme. Die Ingenieure von Freudenberg Sealing Technologies haben nun ein Elastomer entwickelt, das eine relativ hohe Wärmeleitfähigkeit mit elektrisch isolierenden Eigenschaften verbindet. Dazu kombinieren sie einen Silikonkautschuk mit speziellen Füllstoffen. Genutzt werden soll das neuartige Material vor allem in Bauteilen für Elektroautos, denn Halbleiter und andere stromführende Bauteile arbeiten nie vollständig verlustfrei. Die nicht für das Rechnen oder Schalten verwendete elektrische Energie muss als Abwärme in die Umgebungsluft oder an ein Kühlsystem abgegeben werden. Hierfür werden elektronische Bauteile beispielsweise in ein thermisch leitfähiges Aluminiumgehäuse montiert, die entweder per Kühlwasser oder per Konvektion die Wärme abtransportiert. Der Wärmetransport ist dabei umso effizienter, je enger die Leiterplatte an den Kühlkörper angebunden ist. Bereits eine für das menschliche Auge unsichtbare Oberflächenrauheit der Materialien kann die Wärmeleitfähigkeit entscheidend mindern.

Modifiziertes Silikon

Dass sich die Freudenberg-Experten für Silikon – einen im Automobilbau bislang eher selten verwendeten Werkstoff – als Grundmaterial entschieden haben, begründet Armin Striefler, Senior Application Manager bei Freudenberg Sealing Technologies, so: „Unser Werkstoff verliert seine Eigenschaften über einen sehr hohen Temperaturbereich von minus 50 bis plus 250 Grad Celsius nicht, ist dabei aber durch eine relativ geringe Kraft deformierbar.“ Spritzt man ihn auf eine Metalloberfläche, füllt er dort winzige, durch die Rauheit entstehende Lücken, was nicht nur den Wärmeübergang verbessert, sondern auch eine Haftung ohne zusätzliche Oberflächenbehandlung ermöglicht. Der von Freudenberg entwickelte Werkstoff besitzt eine hohe elektrische Durchschlagsfestigkeit von mindestens 20 Kilovolt pro Millimeter. Durch die Zugabe der Füllstoffe wird die Wärmeleitfähigkeit von 0,2 auf 1,6 bis 2 Watt pro Meter und Kelvin erzielt. Zum Vergleich: Luft verfügt bei Normalbedingungen über eine Wärmeleitfähigkeit von 0,026. Die Füllstoffe selbst sind spezielle Metallverbindungen, das Know-how von Freudenberg bezieht sich vor allem auf deren Kombination und die Weiterverarbeitung.

Perspektiven für das Elektroauto

Eine erste Serienanwendung für die neue Materialklasse könnte die Ladedose von Elektrofahrzeugen werden. Dabei muss das neue silikon-basierende Material sowohl thermisch leitfähig als auch elektrisch isoliert sein, um die Sicherheit und Performance des Systems sicher zu stellen. Erste Prototypen für die Ladebuchse mit integrierter Sensorik werden derzeit von einem Autohersteller bereits getestet.

Lifetimepredictions

Freudenberg Sealing Technologies hat deshalb ein Material entwickelt, das scheinbar gegensätzliche Eigenschaften vereint: Es leitet Wärme gut, ist aber gleichzeitig elektrisch isolierend. © Freudenberg Sealing Technologies 2020

Eine weitere Anwendung für das Materials ist die gezielte Entwärmung von Steuergeräten, wie sie etwa zur Schaltung des Stromflusses zwischen Batterie und Antrieb eines Elektrofahrzeugs eingesetzt werden. Während die Leistungselektronik über das Aluminiumgehäuse entwärmt wird, strahlt die von den elektronischen Bauelementen abgegebene Wärme in der Regel nur in die Luft zwischen Leiterplatte und Gehäusewand ab. Hier kann das Silikon nun seine Vorteile voll ausspielen: Es kann als beliebiges dreidimensionales Formteil hergestellt werden und ermöglicht so den direkten Bauteilkontakt, obwohl sich die Komponenten in der Regel nicht auf dem gleichen Höhenniveau befinden. So kann der Wärmestrom direkt in das Gehäuse abfließen. Eine erste Anwendung in einem Batteriesteuergerät für ein hybridisiertes Nutzfahrzeug befindet sich bereits in der Testphase.

Für den Akku, Herz eines jeden Elektroautos, eröffnen die thermisch leitfähigen Elastomere von Freudenberg ebenfalls neue Perspektiven. Denn die Stromschienen, mit denen Akkumodule und Leistungselektronik verschaltet werden, produzieren bei schnellem Laden oder hohen Leistungsanforderungen während der Fahrt relativ viel Abwärme. Auch hier trägt der Einsatz des thermisch leitfähigen Silikons maßgeblich dazu bei, die Abwärme von der Wärmequelle an die im Kontakt befindliche Wärmesenke abzuführen. Das Know-how von Freudenberg besteht darin, einen Verbund zwischen den in der Applikation verwendeten Materialien und dem Spezialsilikon herzustellen. Daraus ergeben sich Vorteile für das Gesamtsystem.

„Wir stehen mit den Anwendungen für thermisch leitfähige Elastomere noch am Anfang“, sagt Joachim Heinemann, Technischer Direktor für Spezialdichtungen bei Freudenberg Sealing Technologies. „Dennoch ist jetzt schon zu erkennen: Die Kombination aus Wärmeleitfähigkeit und elektrischer Isolation hat hohes Potenzial, künftige Elektroauto-Generationen effizienter zu machen.

Ulrike Reich

Ulrike Reich

Head of Media Relations & Internal Communications

Telephone: + 49 (0) 6201 960 5713

ulrike.reich@fst.com 32-caret
Ausschnitt einer Tastur mit Entertaste auf der ein Briefumschlag abgebildt ist

Presse-E-Mail-Service

Bleiben Sie auf dem neusten Stand und erhalten Sie unsere Presseinformationen per E-Mail. Sie können sich jederzeit wieder abmelden.

Jetzt anmelden! 32-caret

Sie haben sich erfolgreich eingeloggt.

Vielen Dank. Ihre Registrierung war erfolgreich.

Wir haben Ihnen eine E-Mail zugesendet. Bitte klicken Sie zur Aktivierung Ihres Accounts auf den erhaltenen Aktivierungslink.

E-Mail Adresse

Ihr Passwort wurde erfolgreich zurückgesetzt.


Weitere verwandte Artikel

Freudenberg Sealing Technologies Finalist beim Automotive News PACE Awards 2022

20.09.2022

DIAvent Highflow als herausragende Innovation zur Verbesserung der Sicherheit von Lithium-Ionen-Batterien in Elektrofahrzeugen (BEVs) gewürdigt.

Mehr erfahren 32-caret

Automobil E-Mobilität

Ungestörte Leichtigkeit

11.04.2022

Kunststoffe können nicht nur isolieren, sondern auch Strom leiten. Das Elektroauto kann damit einige Pfunde verlieren - mithilfe von Spezialkunststoffen von Freudenberg Sealing Technologies.

Mehr erfahren 32-caret

E-Mobilität Alternative Antriebe

Dreimal mit allem, bitte!

05.04.2022

Elektroautos brauchen grünen Strom, Brennstoffzellenfahrzeuge benötigen Wasserstoff. Beides gibt es nicht im Überfluss.

Mehr erfahren 32-caret

E-Mobilität

Leistungsfähigere Materialien für E-Motoren

04.04.2022

Freudenberg Sealing Technologies stellt Nutisolationen aus seinen neuen wärmeleitfähigen, elektrisch isolierenden TCEI-Materialien vor

Mehr erfahren 32-caret

Materialkompetenz E-Mobilität

Rohstoff aus der Rinde

08.03.2022

Kautschuk ist der natürliche Rohstoff für Gummi. Größter Exporteur von Naturkautschuk ist Thailand. Dort setzen erste Plantagen und Produzenten auf nachhaltige Anbaumethoden.

Mehr erfahren 32-caret

Nachhaltigkeit Materialkompetenz

Nachhaltig auch unter Tage

26.10.2021

Freudenberg hilft kanadischem Hersteller von Bergbaumaschinen bei der E-Mobilität im Untertagebau

Mehr erfahren 32-caret

E-Mobilität Industrial Machines Tunnel Boring

Im Elektromotor funkt’s nicht mehr

05.10.2021

Die Lager im Elektromotor können durch Elektroerosion derart geschädigt werden, dass im schlimmsten Fall der Motor ausfällt. Die elektrisch leitfähige eCON-Lösung verhindert solche Lagerschäden.

Mehr erfahren 32-caret

E-Mobilität

Mehr Leistung für Elektromotoren

14.09.2021

Freudenberg Sealing Technologies präsentiert neue thermisch leitfähige und elektrisch isolierende Werkstoffe

Mehr erfahren 32-caret

Automobil E-Mobilität
Newsletter

Immer informiert

Auf dem Laufenden bleiben:
Mit dem Newsletter von Freudenberg Sealing Technologies. 

Jetzt abonnieren!