Termal arayüz malzemeleri, elektromobilitede ısı dağılımında önemli bir rol oynamaktadır. Freudenberg Sealing Technologies (FST) kendi geliştirdiği bir malzemeyi enjeksiyonla kalıplanabilir ve 2K özellikli hale getirmiştir. Bu yenilik yakın zamanda büyük bir otomobil üreticisi için seri üretime geçti ve FST için yeni pazar fırsatları yarattı.
Hepimizin başına gelmiştir: Cep telefonumuzu hızlı şarj ettiğimizde cihaz hissedilir derecede ısınır. Tıpkı küçük bir akıllı telefon gibi, elektrikli bir otomobilin şarj edilmesi de büyük ölçekte ısı üretir. Şarj akımı ne kadar fazla akarsa, o kadar fazla ısı üretilir. FST, yüksek şarj akımına sahip araçları şarj etmeyi daha verimli ve daha güvenli hale getiren iki parçadan oluşan yeni bir bileşen geliştirdi. Bu, elektrikli araçların günlük kullanılabilirliği ve geniş çapta kabul görmesi için çığır açıcıdır.
“2K Termal Arayüz Taşıyıcı” ile Öhringen tesisindeki Integrated Precision Solutions lider merkezi ürün yelpazesini genişletti. Otomotiv Satışları Kilit Müşteri Yöneticisi Christopher Wecht, “Birkaç yıllık yoğun proje çalışmasının ardından, müşterinin bileşen onayı ile süreç ve malzeme geliştirmede önemli bir hedefe ulaştık” diyor.
Bunlar, FST için yeni pazar fırsatları açan “2K Termal Arayüz Taşıyıcı” adlı yeniliğin arkasındaki beyinlerdir. Arka sıra (soldan): Christopher Wecht, Edwin Mayer, Joachim Scheufler ve Denis Glonning. Ön sıra (soldan): Suzan Klein, Jürgen Müller ve Thomas Müller. Resimde yer almayanlar: Armin Striefler.
Otomotiv sektöründe iş geliştirme
Öhringen tesisinin Ürün Müdürü Denis Glonning bunun önemini şu sözlerle ifade ediyor: “Bu, özellikle tesisimiz için olduğu kadar FST için de bir dönüm noktasıdır. Yeni geliştirilen bir malzemeden üretilen yeni bir ürünü, geleceğin elektromobilite pazarında seri üretime soktuk – sadece birkaç yıl önce radarımızda bile olmayan, bizim için tamamen yeni bir uygulamada.”
Wecht şunları ekliyor: “Öhringen’den gelen yeni malzeme ve süreç uzmanlığı sayesinde yeni bir müşteri kazanmayı ve yeni bir uygulama alanı açmayı başardık.” Yenilikçi bileşen, FST’nin en büyük müşterilerinden biri olan Volkswagen’in elektrikli araçlarında kullanılıyor. Ancak FST daha önce tedarikçilerine tedarik sağlamamıştı. Almanya merkezli bu yeni müşteri, kablolama sistemleri de dahil olmak üzere araç elektroniği alanında uzmanlaşmıştır ve dünyanın en büyük 100 otomotiv tedarikçisinden biridir.
FST tarafından geliştirilen termal arayüz malzemeleri veya kısaca TIM, iki özelliği bir araya getiriyor: ısıyı iletiyorlar ve bu nedenle uzmanların deyimiyle termal olarak iletkenler; aynı zamanda elektriksel olarak yalıtkanlar. FST, araçların yüksek voltajlı şarj soketlerinde bu “dengeleme hareketini” kullanmaktadır.
Yeni bileşenin TIM bileşeni, şarj sırasında oluşan ısıyı, sensörler fiş bağlantısının metalik pimleri ile temas etmeden sensörlere aktarır – bu kısa devreye yol açacaktır. FST bileşeni, tabiri caizse sensörü termal bilgilerle besler. Bu bilgilere dayanarak şarj işlemi sürekli olarak izlenebilir ve güvenilir bir şekilde kontrol edilebilir. Kısa tepki süreleri için “tam zamanında izleme”: hızlı şarj sırasında minimum aşırı ısınma riski ile maksimum şarj akımı akışı, yani daha fazla güvenlik için.
TIM’ler yeni bir şey değildir ve özellikle ısıyı dağıtmak için uygundur. Öhringen’de geliştirilen ve üretilen TIM örnek plakaları, 2019’daki ilk ticaret fuarı temasları ve TechDay’in ardından yeni FST müşterisine gönderildi. Bu konuda akıllıca olan şey, FST’nin termal olarak iletken ve elektriksel olarak yalıtkan malzemeyi enjeksiyonla kalıplanabilir ve özel uygulama için 2K özellikli hale getirmiş olmasıdır.
“Isı yalnızca düz bir ped veya macun kullanılarak geniş bir alana dağıtılabilir veya dağıtılabilir. Bileşenimizi enjeksiyonla kalıplayarak ona üç boyutlu bir yapı kazandırabilir ve ısıyı en kısa yolu kullanarak belirlenen topografi aracılığıyla çok hedefli bir şekilde bileşen içindeki çeşitli noktalardan doğrudan sensöre yönlendirebiliriz” diyen Glonning, bunun aynı zamanda bir sistemin hedeflenen şekilde soğutulmasını da sağladığını sözlerine ekledi. Bu da yeni geliştirilen malzemenin elektronik ve elektronik bileşenlerin korunmasındaki uygulama alanlarını büyük ölçüde genişletiyor.
İki işlev için iki bileşen
“İşlevsel entegrasyon” başlığı altında ikinci büyük zorluk, yeni TIM’i bir taşıyıcı malzeme ile birleştirerek iki bileşenli bir parça oluşturmak, özellikle de uygulamaya göre uyarlanmış bir termoplastik taban gövdesi oluşturmaktı. Sıcaklık izleme için ısı dağılımına ek olarak, yeni bileşen bir “yük taşıma rolünü” de yerine getiriyor. Şarj sistemi için gerekli olan elektronik bir bileşeni kurulum alanına yerleştirir ve sabitler.
Geliştirme ekibi, çok bileşenli teknolojideki tüm deneyimiyle bu engelin de üstesinden geldi. Yeni geliştirilen TIM sadece enjeksiyonla kalıplanabilir değil, aynı zamanda yapışkan hale de getirildi. Bu yeni malzeme ve süreç geliştirme sayesinde bileşen, iki işlevi çok küçük bir kurulum alanında birleştiriyor. Wecht, “Bu, teknik avantajlara ek olarak montaj sürecinde müşteriye özel katma değer üretmemizi sağlıyor” diye açıklıyor.
Bu projedeki öğrenme eğrisi dikti. Zaman kısaydı ve yapılacak çok şey vardı. Böyle yeni bir müşteriden alınan milyonluk bir sipariş tesadüf değil, yinelemeli bir süreçte adım adım ilerleyen titiz bir geliştirme çalışmasının sonucudur. Wecht, FST için yeni bir pazar segmenti açan tüm proje ekibinden övgüyle söz ediyor. “Öhringen’deki lider merkez tüm zorlukların üstesinden geldi, yeni bir malzeme ve tasarım geliştirdi, prosese uygun hale getirdi ve ayrıca müşterinin yüksek kalite gereksinimlerini karşıladı.”
İkincisi yeni testler içeriyor. “Contalar için test gerekliliklerine onlarca yıldır aşinayız. Şimdi Öhringen’de termal iletkenlik veya dielektrik dayanımı gibi yeni parametreleri de test ediyoruz” diye örnek veriyor Glonning.
Tek bileşenli ve çok bileşenli kompozit olarak enjeksiyonla kalıplanabilen TIM için pazar fırsatları çok yönlüdür. Her şeyden önce, yeni müşteri aynı uygulama alanında bileşen varyasyonlarını halihazırda devreye almış durumda ve işbirliği için daha ilginç başlangıç noktaları sunuyor. “Güven inşa ettik” diyor Wecht.
Ancak, örneğin şarj istasyonları gibi birçok başka uygulama alanı da düşünülebilir. Ya da sıcaklık izleme ve hedeflenen ısı dağılımının gerekli olduğu her yerde. Glonning’in sözleriyle: “Bunun arkasında çok fazla uzmanlık ve çok fazla potansiyel var.”
