Soojaliidese materjalid mängivad olulist rolli soojuse hajutamisel elektromobiilsuses. Freudenberg Sealing Technologies (FST) on teinud oma arenduse süstevormitavaks ja 2K-võimeliseks. See uuendus läks hiljuti ühe suure autotootja jaoks seeriatootmisse ja avab FST-le uusi turuvõimalusi.
Me kõik oleme olnud selles olukorras: kui me oma mobiiltelefoni kiirlaadime, on seade märgatavalt soe. Nii nagu väike nutitelefon, tekitab ka elektriauto laadimine suures ulatuses soojust. Mida rohkem laadimisvoolu voolab, seda rohkem soojust tekib. FST on välja töötanud uue, kahest osast koosneva komponendi, mis muudab sõidukite laadimise suure laadimisvooluga tõhusamaks ja ohutumaks. See on murranguline elektrisõidukite igapäevase kasutatavuse ja laialdase aktsepteeritavuse seisukohalt.
Öhringenis asuva Integrated Precision Solutions juhtimiskeskuse tootevalik on laiendatud “2K Thermal Interface Carrier” abil. “Pärast mitu aastat kestnud intensiivset projektitööd oleme saavutanud protsessi ja materjali arendamise põhieesmärgi koos kliendi komponentide heakskiitmisega,” teatab Christopher Wecht, võtmekliendihaldur Automotive Sales.
Need on ajud innovatsiooni “2K Thermal Interface Carrier” taga, mis avab FST jaoks uusi turuvõimalusi. Tagumine rida (vasakult): Christopher Wecht, Edwin Mayer, Joachim Scheufler ja Denis Glonning. Esimeses reas (vasakult): Suzan Klein, Jürgen Müller ja Thomas Müller. Pildil ei ole: Armin Striefler.
Ettevõtluse arendamine autotööstuses
Denis Glonning, Öhringeni tehase tootejuht, hindab selle tähtsust järgmiselt: “See on verstapost, eriti meie tehase, aga ka FST jaoks. Me oleme toonud seeriatootmisse uue toote, mis on valmistatud äsja väljatöötatud materjalist, tulevase elektromobiilsuse turul – meie jaoks täiesti uues rakenduses, mida me veel mõned aastad tagasi isegi ei näinud.”
Wecht lisab: “Tänu uuele materjalile ja Öhringeni protsessi oskusteabele suutsime võita uue kliendi ja avada uue rakendusvaldkonna.” Uuenduslikku komponenti kasutatakse Volkswageni, ühe FST suurima kliendi elektrisõidukites. FST ei olnud aga veel oma tarnijale tarninud. See uus klient, mis asub Saksamaal, on spetsialiseerunud sõidukite elektroonikale, sealhulgas juhtmestikusüsteemidele, ja kuulub maailma 100 suurima autotööstuse tarnija hulka.
FST poolt välja töötatud termilise liidese materjalid, lühendatult TIM, ühendavad endas kaks omadust: nad juhivad soojust ja on seega soojusjuhtivad, nagu eksperdid ütlevad; samal ajal on nad elektriliselt isoleerivad. FST kasutab seda “tasakaalustavat tegu” sõidukite kõrgepinge laadimispesades.
Uue komponendi TIM-komponent kannab laadimise käigus tekkiva soojuse üle anduritele, ilma et andurid puutuksid kokku pistikuühenduse metallnõeltega – see põhjustaks lühise. FST-komponent toidab andurit nii-öelda soojusinfoga. Selle teabe põhjal saab laadimisprotsessi pidevalt jälgida ja usaldusväärselt juhtida. “Just-in-time-seire” lühikese reageerimisaja tagamiseks: maksimaalne laadimisvool kiirlaadimise ajal minimaalse ülekuumenemisohuga, st suurema ohutusega.
TIM-id ei ole midagi uut ja sobivad eriti hästi soojuse hajutamiseks. Öhringenis välja töötatud ja toodetud TIM-musterkilbid saadeti uuele FST-kliendile pärast esialgseid messikontakte ja TechDay’d juba 2019. aastal. Nutikas on see, et FST on teinud soojusjuhtiva ja elektriliselt isoleeriva materjali konkreetse rakenduse jaoks süstevormitavaks ja 2K-võimeliseks.
“Soojust saab jaotada või hajutada suurel alal ainult lamedate padjakeste või pastade abil. Meie komponendi süstevalu abil saame anda sellele kolmemõõtmelise struktuuri ja juhtida soojuse otse andurile mitmes punktis komponendi sees väga sihipäraselt, kasutades lühimat teed kindlaksmääratud topograafia kaudu,” illustreerib Glonning, lisades, et see võimaldab ka süsteemi sihipärast jahutamist. See avardab oluliselt vastloodud materjali kasutusalasid elektroonika ja elektroonikakomponentide kaitsmisel.
Kaks komponenti kahe funktsiooni jaoks
Teiseks suureks väljakutseks oli funktsionaalse integratsiooni all uue TIMi ühendamine kandematerjaliga, et moodustada kahekomponentne osa, täpsemalt termoplastilise põhikorpusega, mis on kohandatud vastavalt rakendusele. Lisaks soojuse hajutamisele temperatuuri jälgimiseks täidab uus komponent ka “koormust kandvat rolli”. See paigaldab ja kinnitab elektroonilise komponendi paigaldusruumis, mis on vajalik laadimissüsteemi jaoks.
Arendusmeeskond ületas ka selle takistuse tänu oma kogemustele mitme komponendi tehnoloogia valdkonnas. Uus väljatöötatud TIM ei olnud mitte ainult süstevormitav, vaid ka liimitav. Tänu sellele uuele materjali- ja protsessiarendusele ühendab komponent kaks funktsiooni väga väikeses paigaldusruumis. “See võimaldab meil lisaks tehnilistele eelistele luua kliendispetsiifilist lisaväärtust montaažiprotsessis,” selgitab Wecht.
Selle projekti õppimiskõver oli järsk. Aega oli vähe ja teha oli palju. Sellise uue kliendi miljonite väärtusega tellimus ei ole juhus, vaid täpse arendustöö tulemus, mis on tehtud samm-sammult iteratiivses protsessis. Wecht on täis kiitust kogu projektimeeskonnale, mis avas FST jaoks uue turusegmendi. “Öhringeni juhtimiskeskus sai hakkama kõigi väljakutsetega, töötas välja uue materjali ja konstruktsiooni, tegi selle protsessivõimeliseks ja vastas ka kliendi kõrgetele kvaliteedinõuetele.”
Viimased hõlmavad uusi teste. “Me oleme aastakümneid tuttavad tihendite testimisnõuetega. Nüüd katsetame Öhringenis ka uusi parameetreid, näiteks soojusjuhtivust või dielektrilist tugevust,” toob Glonning näite.
Pritsimisvõimelise TIMi kui ühekomponendilise ja mitmekomponentse komposiidi turuvõimalused on mitmekesised. Eelkõige on uus klient juba tellinud komponendivariante samas rakendusvaldkonnas ja pakub edasisi huvitavaid lähtepunkte koostööks. “Me oleme saavutanud usalduse,” ütleb Wecht.
Kuid mõeldavad on ka paljud muud rakendusvaldkonnad, näiteks laadimisjaamad. Või kõikjal, kus on vaja temperatuuri jälgimist ja sihipärast soojuse hajutamist. Glonningi sõnul: “Selle taga on palju teadmisi ja palju potentsiaali.”
