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20.04.2020 | Elektrogießharze, Dosieranlagen & Dosierroboter

Wärmebeständige Elektrogießharze in der Leistungselektronik

Schlüsseltechnologie für Automotive & E-Mobility: die Leistungselektronik 

Ob zu Hause, bei der Firma oder unterwegs – mittlerweile stehen den Besitzern von Elektrofahrzeugen viele Möglichkeiten zur Verfügung, diese wieder aufzuladen. Hinter den einzelnen Ladevorgängen stecken jedoch komplexe Prozesse, welche es zu meistern gilt. Beispielsweise muss der aus einer Steckdose kommende Strom für das Aufladen eines E-Autos erst von Wechselstrom (AC) in Gleichstrom (DC) umgewandelt werden.

Hier spielt die Leistungselektronik (Power Electronics) eine entscheidende Rolle. Im Bereich der E-Mobility erledigen diese Umwandlung entweder sogenannte On Board Charger, welche als Ladegerät im Fahrzeug dienen, oder Gleichrichter (DC/DC Wandler) in einer Ladestation.Die Anwendungen der Leistungselektronik in den Bereichen Automotive und E-Mobility sind dabei sehr vielseitig. Zusätzlich zu On Board Charger und DC/DC Wandler umfassen diese

  • Kondensatoren    
  • AC/DC Wandler    
  • Relais    
  • EMV-Filter     

Eines haben sie jedoch alle gemeinsam: Sie sind in einer Vielzahl von elektrischen und elektronischen Komponenten nicht mehr wegzudenken. Allerdings müssen DC/DC Wandler, On Board Charger & Co. bei der Bewältigung ihrer Aufgaben eine Vielzahl an Herausforderungen meistern – in erster Linie das Wärmemanagement.

Wärmemanagement als zentrale Herausforderung der Leistungselektronik

Während des Gebrauchs von Elektrogeräten können die darin verbauten Komponenten teilweise erhebliche Wärmemengen erzeugen. Zusätzlich begünstigt wird diese durch eine zunehmende Bauteildichte der elektronischen und elektrischen Geräte. Wird die entstehende Wärme dann nicht effektiv von den einzelnen Komponenten abgeführt, so kann dies enorme Auswirkungen auf die Zuverlässigkeit sowie Lebensdauer des Gerätes haben.

Aus diesem Grund spielt das Wärmemanagement in der Leistungselektronik eine bedeutende Rolle – und daran maßbeglich beteiligt sind Elektrogießharze

Elektrogießharze mit ausgezeichneter thermischer Beständigkeit

Um eine langfristige Funktionsfähigkeit leistungselektronischer Geräte zu ermöglichen, muss die entstehende Wärme effizient abgeleitet werden. Aufgrund ihrer hohen Wärmeleitfähigkeit übernehmen diese Aufgabe sogenannte Gap Filler, Wärmeleitpasten auf Basis von Silikon, sowie besonders wärmeleitfähige Vergussmassen auf Basis von Polyurethan, Silikon und Epoxid.

Beim Applikationsprozess der Materialien ist dabei insbesondere auf die Vermeidung von Lufteinschlüssen im Bauteil zu achten, da diese den Wärmeabtransport erheblich behindern würden. Neben einer hohen Wärmeleitfähigkeit müssen die in der Leistungselektronik verwendeten Elektrogießharze vor allem auch über eine hohe thermische Beständigkeit verfügen, da sie durch das permanente Ableiten von Wärme großen Belastungen ausgesetzt sind.

Unter der Wärmebeständigkeit (Thermal Endurance) versteht man die dauerhafte Widerstandsfähigkeit von Kunststoffen gegenüber hohen Temperaturen. Zeichnen sich die eingesetzten Elektrogießharze jedoch nicht durch eine solche hohe Wärmebeständigkeit aus, kann es zur Versprödung oder gar Zersetzung dieser kommen. Als Maß für die thermischen Alterungsbeständigkeit dient hierbei der relative Temperaturindex (RTI).

Des Weiteren ist die Temperaturwechselbeständigkeit von großer Bedeutung. Diese Eigenschaft beschreibt die Fähigkeit des Materials, starke und schnelle Abkühlung bzw. Erhitzung schadlos überstehen zu können. Als Hersteller reaktiver Kunststoffsysteme ist RAMPF Polymer Solutions daher stets darauf bedacht, Elektrogießharze mit einer hervorragenden thermischen Belastbarkeit sowie Temperaturwechselbeständigkeit zu entwickeln.

Um dies zu gewährleisten, werden die Elektrogießharze bei RAMPF mithilfe eines sogenannten Temperaturschockschranks untersucht. Dieser verfügt über eine Wärme- (+50 °C bis +220 °C) und Kältekammer (-80 °C bis +100 °C), welche es ermöglichen, die Auswirkungen häufiger und starker Temperaturwechsel auf ein Material feststellen zu können.

RTI-Elektrogießharze von RAMPF Polymer Solutions zeichnen sich im Speziellen durch folgende Eigenschaften aus:

  • Dauerhafte Temperaturwechselbeständigkeit in einem Anwendungsbereich von -40°C bis +200 °C
  • Geringe Wasseraufnahme
  • Hohe Wärmeleitfähigkeit
  • Gute Hydrolysebeständigkeit
  • Flammschutz gemäß UL94 V0
  • Applikation auf üblichen 2K-Misch- und Dosieranlagen

Philipp Herberger, Produktmanager Elektrogießharze bei RAMPF Polymer Solutions: 

Unsere Elektrogießharze zeichnen sich durch eine hervorragende thermische Beständigkeit aus und leisten daher einen wichtigen Beitrag für weitere Fortschritte im Bereich der Elektromobilität.

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