“Elektromobilite” ve “otonom sürüş” trendleri ve enerji teknolojisindeki değişiklikler Freudenberg Sealing Technologies (FST) için ne anlama geliyor? Gelecekte bu pazarlarda hangi bileşenlere ihtiyaç duyulacak? FST bunun için temel yetkinliklerinden hangilerini kullanabilir? Hangi uygulamalar söz konusu olacak? Yeni parçalar ve modüller müşterilere katma değer ve FST’ye özgü satış noktaları sunacak şekilde nasıl tasarlanmalıdır? Teknoloji ve İnovasyon (T&I) bu soruları proaktif olarak ele almıştır. Bunun sonucunda halihazırda çok sayıda inovasyon gerçekleştirilmiş ya da gerçekleştirilme aşamasındadır. T&I, İnovasyon Ticarileştirme Başkan Yardımcısı Jens Trabert bazı örnekleri açıklıyor.
“Gelecekteki eğilimleri sistematik olarak öngörüyor ve mevcut bilgi birikimine dayanan ve bizim için stratejik bir uyum sağlayan bileşenleri aktif olarak geliştirmeye çalışıyoruz. Tek tek contalardan, gerekli tasarım ve üretim uzmanlığını edindiğimiz komple modüllere doğru giderek artan bir şekilde ilerliyoruz.”
Jens Trabert | Lead Function Technology & Innovation bei FST
Merkez parça için güvenlik, batarya
Enerji depolama cihazları olarak lityum-iyon bataryalar, elektrikli araçların ve elektromobilitenin merkezini oluşturmaktadır. En küçük birimleri hücredir. Burada bir kısa devre meydana gelirse, enerji aniden açığa çıkar. Basınç ve ısı artar, elektrolit gazlaşır ve hücre patlar. Bu, hücreden hücreye ölümcül bir zincirleme reaksiyonu tetikleyebilir ve korkunç “termal kaçak” olarak adlandırılan tüm bataryanın yanmasına yol açabilir. FST, hücreden hücreye bu kontrolsüz yayılmayı önleyen veya en azından yolculara aracı terk etmeleri için yeterli zaman tanıyacak kadar yavaşlatan çözümler geliştirmiştir.
Isı kalkanları …
… FST tek tek hücreler arasında bir bariyer oluşturuyor. “Şu anda ısı kalkanlarımızın ikinci neslini geliştiriyoruz. Bu yeni nesil elastik, son derece yer tasarrufu sağlayan matlar, bir malzeme karışımından yapılmış çoklu bir yapıdan oluşuyor. Bu, ısı kalkanlarının çok daha yüksek sıcaklıklara çok daha uzun süre dayanabileceği anlamına geliyor. İşte bu noktada malzeme uzmanlığımız ve Freudenberg Performance Materials ile ‘Birlikte Yenilikçilik’ devreye giriyor,” diye açıklıyor Trabert.
Termal Bariyerler …
… ısı kalkanları ile aynı işlevi yerine getirir, sadece akü muhafazasında farklı bir yerde bulunur. Üç boyutlu profiller olarak, alevlerin hücrelerin uçlarındaki ısı kalkanlarının etrafına yayılmasını önlerler. FST bu 3D termal bariyerleri kendi bünyesinde geliştirdiği silikon bazlı özel bir malzemeden enjeksiyon kalıplama işlemi kullanarak üretiyor. FST aynı zamanda düz, iki boyutlu termal bariyerler için yeni malzemeler, yani tüm akü muhafazasında çok yönlü alev koruması olarak kullanılabilen tabaka malzeme geliştirmektedir.
DIAvent …
… FST’nin iki işlevi tek bir bileşende birleştiren patentli basınç dengeleme elemanının adıdır. Normal çalışmada, bir elektrikli otomobilin bataryasının “nefes almasını” sağlar, teknik olarak “çift yönlü basınç dengeleme” olarak adlandırılır. İkinci olarak, bir “termal kaçak” durumunda, DIAvent ortaya çıkan aşırı basıncı yüksek gaz giderme oranlarıyla dağıtır. Bu yeniliğin farklı versiyonları mevcuttur. HighFlow modeli, acil gaz giderme sırasında hacimsel akışı standart versiyona kıyasla dört katına çıkarabilir. DIAvent Light normal çalışmada basınç eşitleme ile sınırlıdır. Örneğin elektrikle çalışan iki tekerlekli araçların aküleri için başka varyantlar da düşünülebilir.
Baralar …
… baralardır. Lityum-iyon akülerde akım hücreden hücreye teller veya kablolar üzerinden değil, bakır baralar üzerinden akar. Ayrıca, düz metrelik baralar, kavisli kalıplanmış parçalar veya dişli parçalar olup olmadıklarına bakılmaksızın en yüksek alev koruma gerekliliklerine tabidirler. Kısa devreleri ve aşırı ısınmadan kaynaklanan yangınları önlemek için baralar ya alev geciktirici, elektriksel olarak yalıtkan malzemelerle kaplanır ya da elastomerlerle kaplanır. Metallerin kaplanması veya kılıflanması FST’nin temel yetkinliklerinden biridir! “Freudenberg’de neden bara gibi ürünler sunduğumuz çok açık, ancak çoğu zaman açıklama gerektiriyor. Ancak müşterilerle çalışırken, hala belirsizliğin hakim olduğu bu yeni işlerde deneyim ve geliştirme uzmanlığımızın ne kadar talep gördüğünü tekrar tekrar fark ediyoruz” diyor Trabert.
Prizmatik Hücre Kapakları: Kapağın kapatılması
Hücre kapakları, lityum-iyon pillerde elektrik iletiminde önemli bir işlevi yerine getirir. Ayrıca hücre kimyasını ve buharlarını çevreden güvenli bir şekilde uzak tutmalı ve son olarak iki hücre kutbunu kapatmalı ve birbirlerinden yalıtmalıdırlar. Bu görevleri yerine getirmek için kapaklar çeşitli münferit parçalardan oluşur. “Yıllar önce, hücre kimyası ile ortama dayanıklı bir şekilde ‘yaşayabilen’ sızdırmazlık malzemeleri geliştirdik. Radyal mil contaları veya valf gövdesi contaları için metal işleme konusunda da uzmanlaştığımızdan, tüm hücre kapağını üretmek ve sunmak mantıklı geldi. Müşteriler için büyük avantaj: Anottan entegre patlama elemanına kadar tek tek parçaları kendileri monte etmek zorunda kalmıyorlar. Onlara komple modülü bitmiş bir montaj olarak tedarik ediyoruz” diye açıklıyor Trabert.
EMI kalkanı: plastikleri kalkan haline getirmeyi öğretmek
Sensör, kamera ve radar sistemleri – araçlardaki elektronik bileşenler elektromanyetik radyasyon yayarlar ve birbirleriyle etkileşime girebilirler, teknik terim: “Elektromanyetik Girişim” (EMI). Bu nedenle birbirlerinden korunmaları gerekir. Ya iletken ancak nispeten pahalı ve ağır metalden, genellikle alüminyumdan yapılmış muhafazalar içinde. Ya da örneğin bir contanın sabit bir bağlantı oluşturmak üzere doğrudan kalıplanabildiği plastik muhafazalarda.
Ancak EMI koruması için plastiğin elektriksel olarak iletken hale getirilmesi gerekir. FST bunun için çeşitli çözümler geliştirmiştir. Bunlardan biri “EMI kaplama” olarak adlandırılan, plastik parçaların yüzeyine iletken bir kaplama uygulanmasıdır. FST bu süreci optimize etmek için BASF ile birlikte çalışmaktadır.
eCON: “Yerleşik yıldırım iletkenine” sahip contalar
FST, elektrikli aktarma organları için mevcut sızdırmazlık uzmanlığını geliştirmeye devam ediyor. Bunun bir örneği, “dahili yıldırım iletkeni”, yani entegre topraklama özelliğine sahip düşük sürtünmeli radyal şaft keçeleri olan eCON’dur. Çok işlevli keçeler, motor yatağındaki zararlı akımları dağıtır. Böylece elektrik erozyonunun neden olabileceği yatak hasarlarını önlerler.
Elektrolizörler: yakıt hücresi için hidrojen
Trabert, “Amacımız, geleceğin enerji kaynağı olarak hidrojen mega trendine katılmak” diyor. Elektrolizörler elektrik yardımıyla hidrojen üretir. Bir yakıt hücresine benzer şekilde çalışırlar – ancak tersine. Yakıt hücrelerinde olduğu gibi, elektrolizör yığınlarının da sızdırmaz olması gerekir. FST halihazırda elektrokimyasallara dayanıklı düz contalar ve O-ringler tedarik etmektedir. “Şu anda elektrolizörler ve yakıt hücreleriyle ilgili en büyük zorluk, otomatik üretim yoluyla maliyetleri düşürmek. Bizim fikrimiz, contalarımızı dikey entegrasyonun bir parçası olarak otomatik bir süreçte doğrudan çerçeveye veya bipolar plakaya bağlamak ve daha sonra bu birimi müşteriye bitmiş bir modül olarak teslim etmektir. Bu da müşterilerin üretim süreçlerinde birkaç adımdan tasarruf etmelerini sağlıyor,” diye açıklıyor Trabert.
Yenilikçi malzemeler ve süreçler
Ürün yenilikleri genellikle malzeme ve süreç yenilikleriyle el ele gider, hatta bunları gerektirir. Örneğin termal arayüz malzemeleri (TIM) için durum böyledir. FST, termal olarak iletken ve elektriksel olarak yalıtkan bu silikon malzemeyi birkaç yıldır programında bulundurmaktadır. FST yakın zamanda bu malzemeyi iki açıdan daha da geliştirdi. İlk olarak, malzeme artık tamamen yeni bir enjeksiyon kalıplama işlemi kullanılarak karmaşık üç boyutlu geometriler halinde işlenebiliyor. İkinci olarak, malzeme artık 2 bileşenli (K) parçaların da ayrılmaz bir parçası haline gelebiliyor. Bu, doğrudan enjekte edilebileceği ve plastik, alüminyum veya bakıra yapışabileceği anlamına gelir. Termoplastik taban gövdeli böyle bir 2 bileşenli parça, bir süredir elektrikli bir otomobilin şarj bağlantısı için seri üretimde. Özellikle, araç şarjını daha verimli ve daha güvenli hale getirmeye yardımcı olur: FST bileşeni sensörleri termal bilgilerle “besler”. Bu bilgilere dayanarak şarj işlemi sürekli olarak izlenebilir ve kontrol edilebilir.
