A hőhatároló anyagok fontos szerepet játszanak az elektromobilitás hőelvezetésében. A Freudenberg Sealing Technologies (FST) egy saját fejlesztésű, fröccsöntésre alkalmas és 2K-képes anyagot készített. Ez az innováció nemrég került sorozatgyártásba egy nagy autógyártó számára, és új piaci lehetőségeket nyit az FST előtt.
Mindannyian jártunk már így: amikor gyorsan töltjük a mobiltelefonunkat, a készülék érezhetően felmelegszik. Akárcsak egy kis okostelefon, az elektromos autó töltése is nagymértékben termel hőt. Minél több töltőáram folyik, annál több hő keletkezik. Az FST kifejlesztett egy új, két részből álló alkatrészt, amely hatékonyabbá és biztonságosabbá teszi a járművek nagy töltőárammal történő töltését. Ez úttörő jelentőségű az elektromos járművek mindennapi használhatósága és széles körű elfogadottsága szempontjából.
A „2K Thermal Interface Carrier”-rel az Öhringenben található Integrated Precision Solutions vezető központja kibővítette termékválasztékát. „Több éves intenzív projektmunka után a folyamat- és anyagfejlesztés terén egy kulcsfontosságú célt értünk el az ügyfél alkatrész-jóváhagyásával” – jelenti Christopher Wecht, az autóipari értékesítésért felelős Key Account Manager.
Ők állnak a „2K Thermal Interface Carrier” nevű innováció mögött, amely új piaci lehetőségeket nyit meg az FST számára. Hátsó sor (balról): Christopher Wecht, Edwin Mayer, Joachim Scheufler és Denis Glonning. Első sor (balról): Suzan Klein, Jürgen Müller és Thomas Müller. Nincs a képen: Armin Striefler.
Üzletfejlesztés az autóipari ágazatban
Denis Glonning, az öhringeni telephely termékmenedzsere így jellemzi a jelentőséget: „Ez mérföldkő, különösen a telephelyünk, de az FST számára is. Egy újonnan kifejlesztett anyagból készült terméket vittünk sorozatgyártásba az elektromobilitás jövőbeli piacán – egy számunkra teljesen új alkalmazásban, amely néhány évvel ezelőtt még csak a radarunkon sem volt.”
Wecht hozzáteszi: „Az Öhringen új anyag- és folyamatismeretének köszönhetően sikerült egy új ügyfelet megnyernünk és egy új alkalmazási területet megnyitnunk.” Az innovatív alkatrészt az FST egyik legfontosabb ügyfelének, a Volkswagennek az elektromos járműveiben használják. Az FST azonban korábban nem szállított a beszállítóinak. Ez az új, németországi székhelyű ügyfél a járműelektronikára, többek között a vezetékrendszerekre specializálódott, és a világ 100 legnagyobb autóipari beszállítójának egyike.
Az FST által kifejlesztett termikus határfelületi anyagok, vagy röviden TIM, két tulajdonságot egyesítenek: hővezető, tehát hővezető, ahogy a szakemberek fogalmaznak, ugyanakkor elektromosan szigetelőek. Az FST ezt az „egyensúlyozást” használja ki a járművek nagyfeszültségű töltőaljzataiban.
Az új alkatrész TIM-összetevője a töltés során keletkező hőt úgy adja át az érzékelőknek, hogy az érzékelők nem érintkeznek a dugaszcsatlakozás fémtüskéivel – ez rövidzárlathoz vezetne. Az FST komponens úgymond hőinformációval látja el az érzékelőt. Ezen információk alapján a töltési folyamat folyamatosan nyomon követhető és megbízhatóan szabályozható. „Just-in-time monitoring” a rövid reakcióidő érdekében: maximális töltőáram-áramlás a gyorstöltés során a túlmelegedés minimális kockázata mellett, azaz fokozott biztonsággal.
A TIM-ek nem újdonságok, és különösen alkalmasak a hő elvezetésére. Az Öhringenben kifejlesztett és gyártott TIM mintalemezeket a kezdeti vásári kapcsolatfelvételt és egy 2019-es TechDayt követően küldték el az új FST-ügyfélnek. Az okos dolog az, hogy az FST a hővezető és elektromosan szigetelő anyagot fröccsöntött és 2K-képessé tette az adott alkalmazáshoz.
„A hőt csak lapos párna vagy paszta segítségével lehet nagy területen elosztani vagy elvezetni. Az alkatrészünk fröccsöntésével háromdimenziós struktúrát tudunk adni neki, és a megadott topográfián keresztül, a legrövidebb útvonalon, az alkatrészen belül több ponton is nagyon célzottan, közvetlenül az érzékelőhöz tudjuk vezetni a hőt” – szemlélteti Glonning, hozzátéve, hogy ez egy rendszer célzott hűtését is lehetővé teszi. Ez nagymértékben kibővíti az újonnan kifejlesztett anyag alkalmazási területeit az elektronika és az elektronikus alkatrészek védelmében.
Két komponens két funkcióhoz
A „funkcionális integráció” címszó alatt a második nagy kihívás az volt, hogy az új TIM-et egy hordozóanyaggal kombinálva kétkomponensű alkatrészt alkossanak, mégpedig egy, az alkalmazáshoz igazított hőre lágyuló alaptesttel. A hőmérséklet-ellenőrzéshez szükséges hőelvezetés mellett az új alkatrész „teherhordó szerepet” is betölt. Elhelyez és rögzít egy elektronikus alkatrészt a beépítési térben, ami a töltőrendszerhez szükséges.
A fejlesztőcsapat ezt az akadályt is leküzdötte a többkomponensű technológiában szerzett összes tapasztalatával. Az újonnan kifejlesztett TIM-et nemcsak fröccsöntésre alkalmassá tették, hanem tapadóssá is. Ennek az új anyag- és eljárásfejlesztésnek köszönhetően az alkatrész két funkciót egyesít egy nagyon kis beépítési helyen. „Ez lehetővé teszi számunkra, hogy a műszaki előnyök mellett ügyfélspecifikus hozzáadott értéket teremtsünk az összeszerelési folyamatban” – magyarázza Wecht.
A tanulási görbe ebben a projektben meredek volt. Kevés volt az idő, és sok volt a tennivaló. Egy ilyen új ügyfél milliós megrendelése nem véletlen, hanem aprólékos fejlesztési munka eredménye, lépésről lépésre, iteratív folyamat keretében. Wecht tele van dicsérettel az egész projektcsapatot illetően, amely egy új piaci szegmenst nyitott meg az FST számára. „Az Öhringenben működő vezető központ minden kihívással megbirkózott, új anyagot és kialakítást fejlesztett ki, folyamatképessé tette azt, és megfelelt az ügyfél magas minőségi követelményeinek is.”
Ez utóbbiak új teszteket tartalmaznak. „Évtizedek óta ismerjük a tömítésekre vonatkozó vizsgálati követelményeket. Most új paramétereket is tesztelünk Öhringenben, mint például a hővezető képesség vagy a dielektromos szilárdság” – hoz egy példát Glonning.
A fröccsönthető TIM piaci lehetőségei egykomponensű és többkomponensű kompozitként is sokrétűek. Mindenekelőtt az új ügyfél már megrendelte az alkatrészváltozatokat ugyanazon alkalmazási területen, és további érdekes kiindulópontokat kínál az együttműködéshez. „Bizalmat építettünk ki” – mondja Wecht.
De számos más alkalmazási terület is elképzelhető, például a töltőállomásokban. Vagy bárhol, ahol hőmérséklet-ellenőrzésre és célzott hőelvezetésre van szükség. Glonning szavaival élve: „Rengeteg szakértelem és rengeteg lehetőség áll mögötte”.
