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Kunststoff das Abschirmen „beibringen“
In Fahrzeugen Metall durch Kunststoffteile zu ersetzen, um Gewicht und damit Kraftstoff zu sparen – das ist nicht neu. Durch die zunehmende Elektrifizierung gewinnt dieser nachhaltige Trend aktuell zusätzlich enorm an Fahrt. Elektronische Bauteile wie Sensoren müssen vor elektromagnetischer Störstrahlung, Fachbegriff Electromagnetic Interference (EMI), geschützt werden, damit sie sich nicht wechselseitig beeinflussen, sich nicht in die Quere kommen und sich schlimmstenfalls gegenseitig lahmlegen. Freudenberg Sealing Technologies (FST) bietet dafür maßgeschneiderte Lösungen – aus Kunststoff.
Moderne Fahrzeuge gleichen immer mehr Computern auf Rädern. Sensor-, Kamera- und Radarsysteme benötigen leistungsfähige Steuergeräte. Die Elektronik breitet sich immer weiter aus, je mehr Fahrassistenzsysteme an Bord kommen, je näher das autonome Fahren rückt, je stärker der gesamte Antriebsstrang elektrifiziert wird. Jedes einzelne dieser elektronischen Bauteile strahlt elektromagnetisch und kann damit seine „Nachbarn“ stören. Die einzelnen Komponenten müssen daher voreinander abgeschirmt und geschützt werden. Dazu werden sie bisher in Gehäusen aus leitfähigem Metall, in der Regel Aluminium, gekapselt. Doch Aluminium im Druckgussverfahren herzustellen und zu verarbeiten ist teuer, außerdem extrem energieintensiv, also wenig nachhaltig. Der CO2-Fußabdruck ist dementsprechend groß. Zudem ist Aluminium vergleichsweise schwer, was zu Lasten des Kraftstoff- beziehungsweise Stromverbrauchs, der Fahrdynamik und – bei Elektrofahrzeugen – der Reichweite geht. Die Lösung liegt auf der Hand: Aluminium durch Kunststoff zu ersetzen. Doch: Im Gegensatz zu Metall ist Kunststoff von Haus aus nicht elektrisch leitfähig. Diese Fähigkeit muss ihm also „beigebracht“ werden. FST hat für diese Funktionalisierung von Kunststoffen mehrere Lösungen in petto.
Hauptsache leitfährig
Für jeden Frequenzbereich – seien es Kilo-, Mega- oder Gigahertz – verfolgt FST dabei unterschiedliche Ansätze. „Wir können dem Kunststoff beispielsweise Füllstoffe zusetzen, die ihn elektrisch leitfähig machen. Oder wir versehen einen herkömmlichen Kunststoff ähnlich wie beim Lackieren mit einer leitfähigen, Polymer-basierten Beschichtung“, erklärt Jens Hofmann, Application Specialist Automotive Sales. Sigrid Hasenbank, Key Account ZF Automotive Sales, fügt hinzu: „Eine weitere Möglichkeit sind Einlegeteile, zum Beispiel metallisierte Vliesstoffe oder dünne Metallfolien, die wir mit Kunststoff umspritzen.“ Kurzum: EMI bietet FST viele Chancen, innovativ zu agieren und die Zukunft proaktiv zu gestalten.
Königsdisziplin
Kunststoff ist nicht nur leichter als Aluminium. Er eröffnet auch zusätzliche Möglichkeiten im Design. Die Königsdisziplin ist es, ihn zu Mehrkomponententeilen zu verarbeiten, die weitere Funktionen übernehmen – über das Eindämmen und Abschirmen von elektromagnetischer Störstrahlung sowie den mechanischen Schutz vor Schmutz, Feuchtigkeit und Steinschlag hinaus. Zum Beispiel, indem eine Dichtung direkt angespritzt wird, sozusagen „shield & seal“ in einem. Eine solche in einem Bauteil vereinte doppelte Schutzfunktion erspart dem Automobilhersteller Montageschritte. Außerdem bedeutet es ein Plus an Qualität, wenn Dichtung und Gehäuse von vornherein eine robuste chemische Verbindung eingehen.
Prototypen von FST haben in diversen Projekten, Machbarkeitsstudien und Belastungstests bereits ihre Tauglichkeit unter Beweis gestellt. Das nährt die Hoffnung, sich einem ersten Serienauftrag stetig anzunähern. Für tiefer Interessierte: Die Projektleitung für EMI Shielding liegt bei Volker Schroiff, Head of Technology Management.
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