Dans la mobilité électrique, les Thermal Interface Materials jouent un rôle important dans l’évacuation de la chaleur. FST a développé ici un produit propre permettant le moulage par injection et une mise en œuvre de 2 composants. Cette innovation, fabriquée depuis peu en série pour un grand constructeur automobile, ouvre à FST de nouvelles opportunités sur le marché.
Nous connaissons tous ce phénomène : lors de la recharge rapide de notre portable, l’appareil est chaud. De même, lorsqu’un véhicule électrique est rechargé, ceci produit de la chaleur. Plus le courant de charge est élevé, plus la chaleur est importante. FST a développé une pièce nouvelle à deux composants, qui rend plus efficace et plus sûre la recharge des véhicules avec des courants de charge élevés. Il s’agit là d’une avancée majeure pour la fonctionnalité des véhicules électriques au quotidien et pour leur large acceptation.
Avec le « 2K Thermal Interface Carrier », le Lead Center Integrated Precision Solutions d’Öhringen a élargi sa gamme de produits. « Avec la validation de cette pièce par le client, nous avons atteint, après plusieurs années de travail intense sur ce projet, un objectif essentiel dans le développement des procédés et des matériaux », relate Christopher Wecht, Gestionnaire Grands Comptes Automotive Sales.
C’est à ces têtes pensantes que FST doit l’innovation du nom de « 2K Thermal Interface Carrier », qui lui ouvre de nouvelles opportunités sur le marché. À l’arrière (à partir de la gauche) : Christopher Wecht, Edwin Mayer, Joachim Scheufler et Denis Glonning. À l’avant (à partir de la gauche) : Suzan Klein, Jürgen Müller et Thomas Müller. Pas sur la photo : Armin Striefler.
Business development dans l’automobile
Denis Glonning, Responsable produits au site d’Öhringen, cerne l’importance de cette étape : « C’est un jalon, en particulier pour notre site, mais aussi pour FST en général. Nous avons, sur le marché d’avenir de la mobilité électrique, lancé la production en série d’un nouveau produit à partir d’un matériau nouvellement développé – dans une application totalement nouvelle pour nous, à laquelle nous n’aurions jamais pensé il y a quelques années. »
Christopher Wecht ajoute : « Ce savoir-faire nouveau, à Öhringen, nous a permis de gagner un nouveau client et d’aborder un domaine d’application nouveau. » Cette pièce innovatrice est mise en œuvre dans des véhicules électriques de Volkswagen, l’un des clients de pointe de FST, qui n’était toutefois pas le fournisseur de ce sous-traitant jusquelà. Ce client implanté en Allemagne est spécialisé dans les systèmes électroniques des véhicules, entre autres les réseaux de bord, et compte parmi les 100 premiers sous-traitants automobiles du monde.
Les Thermal Interface Materials (TIM) propres développés par FST allient deux propriétés : ils sont à la fois conducteurs de chaleur et électriquement isolants. FST exploite ce « grand écart » dans les prises de charge haute tension des véhicules.
Les éléments en TIM de la nouvelle pièce transmettent à des capteurs la chaleur produite lors du chargement, sans que ceux-ci n’entrent en contact avec les broches métalliques de la prise – ce qui entraînerait un court-circuit. La pièce de FST alimente pour ainsi dire le capteur en informations thermiques. Ceci permet de surveiller en permanence le processus de charge et de le piloter de manière fiable – en juste à temps, pour des réactions rapides : pour un courant de charge maximal lors de la charge rapide avec un risque de surchauffe minimal, donc une sécurité accrue.
Les TIM ne sont pas entièrement nouveaux, et ils se prêtent particulièrement bien à l’évacuation de la chaleur. Après de premiers contacts lors d’un salon et un TechDay en 2019 déjà, des échantillons de plaques en TIM développés et fabriqués à Öhringen furent envoyés à ce nouveau client de FST. La particularité est que FST a transformé le matériau de telle sorte qu’il permette le moulage par injection et la mise en œuvre de deux composants.
« Un disque ou une pâte plate ne permettent de répartir ou d’évacuer la chaleur que sur une grande surface. Par le moulage par injection, nous pouvons donner à notre pièce une structure tridimensionnelle et diriger la chaleur de manière très ciblée directement vers le capteur en plusieurs points à l’intérieur de la pièce, en suivant la topographie donnée et en empruntant le chemin le plus court », explique Denis Glonning, et il ajoute que ceci permet aussi un refroidissement ciblé. Ceci élargit énormément les champs d’application possibles pour ce nouveau matériau, dans le domaine de la protection de systèmes et de pièces électroniques.
Deux composants pour deux fonctions
Sous l’intitulé de « Intégration de fonctions », le second défi majeur était d’associer ce nouveau TIM à un matériau support, pour en faire une pièce à deux composants – concrètement avec un élément de base en thermoplastique. En effet, la nouvelle pièce doit assumer un autre rôle capital. Elle positionne et fixe dans la cavité de montage un élément électronique nécessaire au système de rechargement.
Forte de son expérience dans le domaine des composants multiples, l’équipe releva également ce défi. Grâce à ce nouveau développement en matière de matériaux et de procédés, la pièce réunit deux fonctions, dans un espace de montage très réduit. « Ainsi, outre les avantages techniques, nous parvenons à générer pour le client des plus-values spécifiques en ce qui concerne le montage », déclare Christopher Wecht.
La courbe d’apprentissage dans ce projet a été raide. Le temps pressait et il y avait beaucoup à faire. Une commande de plusieurs millions d’euros de la part d’un nouveau client n’est pas le fruit du hasard, mais d’un travail de développement méticuleux. Christopher Wecht ne tarit pas d’éloges pour l’équipe de projet, qui a ainsi ouvert à FST un nouveau segment de marché. « Le Lead Center d’Öhringen est venu à bout de tous les défis, a développé un matériau et un design nouveaux, les a adaptés au procédé et a ainsi répondu aux exigences élevées du client. »
Celui-ci exigea par exemple de nouveaux essais. « Maintenant, nous testons également à Öhringen des paramètres nouveaux, tels que la conductivité thermique ou la rigidité électrique », indique Denis Glonning à titre d’exemple.
Les opportunités sur le marché pour le TIM moulé par injection en pièce individuelle et combiné à plusieurs composants sont multiples. Dans un premier temps, le nouveau client a déjà commandé des variantes de cette pièce pour le même domaine d’application, et une coopération intéressante semble se dessiner. « Il règne entre nous un climat de confiance mutuelle », déclare Christopher Wecht.
Mais d’autres domaines d’application sont aussi possibles, par exemple dans les bornes de recharge. Pour citer Denis Glonning : « Il y a beaucoup de savoir-faire dedans et beaucoup de potentiel derrière »
