Mida tähendavad “elektromobiilsuse” ja “autonoomse sõidu” suundumused ning muutused energiatehnoloogias Freudenberg Sealing Technologies (FST) jaoks? Milliseid komponente on neil turgudel tulevikus vaja? Milliseid oma põhipädevusi saab FST selleks kasutada? Millised rakendused tulevad kõne alla? Kuidas tuleb uusi osi ja mooduleid kavandada, et need pakuksid klientidele lisaväärtust ja FST-le unikaalseid müügipunkte? Technology & Innovation (T&I) on neid küsimusi ennetavalt käsitlenud. Selle tulemusena on juba sündinud või on sündimas suur hulk uuendusi. Jens Trabert, T&I asepresident, innovatsiooni kommertsialiseerimine, selgitab mõned näited.
“Me ennetame süstemaatiliselt tulevasi suundumusi ja püüame aktiivselt arendada komponente, mis tuginevad olemasolevatele teadmistele ja sobivad meile strateegiliselt. Liigume üha enam üksikutelt tihenditelt terviklikele moodulitele, mille jaoks omandame vajalikud projekteerimis- ja tootmisalased teadmised.”
Jens Trabert | Lead Function Technology & Innovation bei FST
Keskse osa, aku, ohutus
Energiasalvestusseadmetena moodustavad liitiumioonakud elektrisõidukite ja elektromobiilsuse keskse osa. Nende väikseim üksus on aku. Kui siin tekib lühis, vabaneb äkki energia. Rõhk ja kuumus tekivad, elektrolüüt gaasistub ja aku lõhkeb. See võib vallandada fataalse ahelreaktsiooni, mis võib viia kogu aku läbipõlemiseni, s.o. hirmsasse “termilise läbipõlemiseni”. FST on välja töötanud lahendused, mis takistavad seda kontrollimatut levikut elemendist elemendile – või vähemalt aeglustavad seda piisavalt, et reisijatel oleks piisavalt aega sõidukist väljumiseks.
Soojuskilbid …
… FST-st moodustavad barjääri üksikute rakkude vahel. “Praegu töötame välja oma teise põlvkonna kuumuskilde. See järgmise põlvkonna elastne, äärmiselt ruumisäästlik matt koosneb mitmest materjalisegust valmistatud mitmekordsest struktuurist. See tähendab, et heatshieldid suudavad veelgi kõrgematele temperatuuridele palju kauem vastu pidada. Siin tulevad mängu meie materjaliteadmised ja “Innovating Together” koos Freudenberg Performance Materialsiga,” selgitab Trabert.
Soojustõkked …
… täidavad sama funktsiooni nagu kuumuskilbid, ainult et need asuvad aku korpuses teises kohas. Kolmemõõtmeliste profiilidena takistavad nad leekide levikut ümber kuumakaitsekilpide üle elementide otste. FST valmistab neid 3D-soojusvahendeid spetsiaalsest silikoonipõhisest materjalist, mis on ettevõttesiseselt välja töötatud, süstevormimise teel. Samal ajal töötab FST välja uusi materjale lamedate, kahemõõtmeliste termotõkete jaoks, st lehtmaterjali, mida saab kasutada kogu aku korpuse ümberringi leegikaitseks.
DIAvent …
… on FST patenteeritud rõhu tasanduselemendi nimi, mis ühendab kaks funktsiooni ühes komponendis. Tavapärase töö korral võimaldab see elektriauto akul “hingata”, mida tehniliselt nimetatakse “kahesuunaliseks rõhu tasakaalustamiseks”. Teiseks hajutab DIAvent “termilise läbikukkumise” korral tekkiva ülerõhu suure gaasivabastuse kiirusega. Uuendus on saadaval erinevates versioonides. HighFlow-mudel võib hädaolukorras toimuva gaasivabastuse ajal neljakordistada mahuvoolu võrreldes standardversiooniga. DIAvent Light piirdub tavapärastel toimingutel rõhu tasakaalustamisega. Mõeldavad on ka muud variandid, näiteks elektriliste kaherattaliste mootorite akude jaoks.
Koormusraudad …
… on bussipiirded. Liitium-ioonakudes voolu voolab elemendist elemendini mitte läbi juhtmete või kaablite, vaid läbi vaskribade. Neile kehtivad ka kõrgeimad tulekaitsenõuded, olenemata sellest, kas tegemist on sirgete meetripikkuste, kumerate vormitud osade või keermestatud tükkidega. Ülekuumenemisest põhjustatud lühiste ja tulekahjude vältimiseks on kiirguskraanid kas kaetud tulekindlate, elektriliselt isoleerivate materjalidega või ümbritsetud elastomeeridega. Metallide katmine või ümbritsemine on FST üks põhipädevusi! “See on ilmselge, kuid vajab sageli selgitamist, miks me Freudenbergis pakume selliseid tooteid nagu busbars. Klientidega koostööd tehes mõistame aga ikka ja jälle, kui nõutud on meie kogemused ja arendusoskused nendes uutes ärivaldkondades, mida iseloomustab endiselt ebakindlus,” ütleb Trabert.
Prismaatilised rakukatted: kaane peale panemine
Rakukatted täidavad olulist funktsiooni elektrienergia ülekandmisel liitiumioonakudes. Samuti peavad need hoidma aku kemikaali ja aurud turvaliselt eemal keskkonnast ning lõpuks sulgema kaks akupoolust ja isoleerima need üksteisest. Nende ülesannete täitmiseks koosnevad kaaned erinevatest üksikutest osadest. “Aastaid tagasi töötasime välja tihendusmaterjalid, mis suudavad “elada” koos elemendikeemiaga keskkonnasõbralikult. Kuna me oleme spetsialiseerunud ka metallitöötlusele – olgu selleks siis radiaalvõlli tihendid või klapivõlli tihendid -, oli mõistlik toota ja pakkuda kogu kambri kaane. Suur eelis klientide jaoks: Nad ei pea üksikuid osi ise kokku panema, alates anoodist kuni integreeritud lõhkeelemendini. Me tarnime neile kogu mooduli valmis koostuna,” selgitab Trabert.
EMI varjestus: plastide õpetamine varjestamiseks
Anduri-, kaamera- ja radarsüsteemid – sõidukite elektroonilised komponendid kiirgavad elektromagnetilist kiirgust ja võivad üksteist häirida, tehniline termin: “elektromagnetiline häire” (EMI). Seetõttu tuleb need üksteise eest varjestada. Kas juhtivast, kuid suhteliselt kallist ja raskest metallist, tavaliselt alumiiniumist, valmistatud korpustes. Või plastist korpuses, millele saab näiteks tihendi otse sisse valada, et moodustada fikseeritud ühendus.
EMI-varjestuse jaoks tuleb plastik aga teha elektriliselt juhtivaks. FST on selleks välja töötanud mitu lahendust. Üks neist on nn “EMI-kate”, mille puhul plastosade pinnale kantakse juhtiv kate. FST teeb koostööd BASFiga, et seda protsessi optimeerida.
eCON: “sisseehitatud piksevarjestajaga” tihendid
FST jätkab oma olemasolevate kogemuste arendamist elektrilise jõuülekande tihendamisel. Üheks näiteks on eCON, madala hõõrdumisega radiaalvõlli tihendid, millel on “sisseehitatud piksevoolur”, st integreeritud maandus. Need multifunktsionaalsed tihendid hajutavad mootori laagris esinevaid kahjulikke voolusid. Seega hoiavad nad ära laagrikahjustused, mida võib põhjustada elektriline erosioon.
Elektrolüsaatorid: vesinik kütuseelemendi jaoks
“Meie eesmärk on osaleda vesiniku kui tulevase energiaallika megatrendis,” ütleb Trabert. Elektrolüsaatorid toodavad vesinikku elektri abil. Nad töötavad sarnaselt kütuseelemendile, kuid vastupidiselt. Nagu kütuseelementide puhul, peavad ka elektrolüsaatorite korstnad olema suletud. FST tarnib juba lamedad tihendid ja O-rõngad, mis on elektrokeemiliste ainete suhtes vastupidavad. “Elektrolüsaatorite ja kütuseelementide suur väljakutse on praegu kulude vähendamine automatiseeritud tootmise abil. Meie idee on ühendada meie tihendid vertikaalse integratsiooni raames automatiseeritud protsessis otse raami või bipolaarse plaadi külge ja tarnida see seade kliendile valmis moodulina. See säästab klientide tootmisprotsessis mitmeid etappe,” selgitab Trabert.
Uuenduslikud materjalid ja protsessid
Tootearendused käivad sageli käsikäes materjali- ja protsessiinnovatsioonidega – või nõuavad neid isegi. Nii on see näiteks termilise liidese materjalide (TIM) puhul. FST on seda soojusjuhtivat ja elektriliselt isoleerivat silikoonmaterjali juba paar aastat oma programmis hoidnud. FST on seda hiljuti kahes osas edasi arendanud. Esiteks saab seda materjali nüüd töödelda keerulisse kolmemõõtmelisse geomeetriasse, kasutades täiesti uut süstevalu protsessi. Teiseks saab materjalist nüüd ka 2-komponentsete (K) detailide lahutamatu osa. See tähendab, et seda saab otse sissepritsida ja see kleebib plastile, alumiiniumile või vasele. Selline 2-komponentne osa termoplastilise põhikorpusega on juba mõnda aega olnud seeriatootmises elektriautode laadimisühenduste jaoks. Konkreetselt aitab see muuta sõiduki laadimist tõhusamaks ja ohutumaks: FST-komponent “toidab” andureid soojusinfoga. Selle teabe põhjal saab laadimisprotsessi pidevalt jälgida ja juhtida.
