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Dichtungen und Werkstoffe in alternativen Fahrzeugkonzepten

Dichtungen und Werkstoffe
Parker Hannifin adressiert alternative Fahrzeugkonzepte

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Alternative Fahrzeugkonzepte stellen Automobilhersteller und deren Zulieferer vor besondere Herausforderungen. Worauf es in den Bereichen Abdichtung und Abschirmung elektrischer Störsignale, aber auch beim Thermo- und Gewichtsmanagement ankommt, erläutert Dr. Stefan Reichle, Market Unit Manager Alternative Mobility and Industry, Parker Hannifin, Engineered Materials Group.

Interview: Nico Schröder, Korrespondent KEM Konstruktion, Augsburg

KEM Konstruktion: Herr Dr. Reichle, welches Risiko geht in E-Fahrzeugen von elektromagnetischen Störgrößen aus?

Dr. Stefan Reichle: Insbesondere in E-Fahrzeugen, deren elektrische Antriebssysteme, Leistungselektronik und Batteriesysteme allesamt stark schwankende elektrische Felder erzeugen, können wesentliche elektromagnetische Störgrößen, kurz EMI – electromagnetic interference – auftreten. Diese wiederum können bei mangelnder Abschirmung andere elektrische Komponenten und elektronische Steuergeräte im Fahrzeug empfindlich stören. Dadurch kann es bei diesen zu Fehlfunktionen bis hin zum totalen Funktionsverlust kommen. Die daraus resultierenden Risiken reichen von der einfachen Ablenkung des Fahrers wie durch fälschliches Aufblinken von Anzeigen bis hin zum Komplettausfall sicherheitsrelevanter Systeme wie des Airbags, aber auch der verschiedenen, heute vorhandenen elektronischen Fahrerassistenzsysteme.

Dichtungen und Werkstoffe zur EMI-Abschirmung

KEM Konstruktion: Autonome Fahrzeugkonzepte verändern die Anforderungen an Werkstoffentwicklungen. Was bieten Ihre Werkstofflösungen aktuell?

Reichle: Autonome Fahrzeuge benötigen eine Vielzahl an Sensoren, Steuergeräten und weiteren elektronischen Komponenten. Aufgrund des begrenzten Bauraums in Fahrzeugen führt dies zu einer hohen Bauteil- sowie Baugruppendichte, die entsprechend platzsparende Packaging-Lösungen erfordert. Aufgrund der hohen Leistungsdichte kommen sowohl besondere Anforderungen an die Kühlung beziehungsweise ans Wärmemanagement hinzu als auch die bereits erwähnte EMI-Abschirmung sowie die zuverlässige Abdichtung der empfindlichen Komponenten gegen Umwelteinflüsse.

Für all diese Herausforderungen bieten wir entsprechende Werkstoff- und Dichtungslösungen an: beispielsweise Dichtungswerkstoffe, die eine sichere Abdichtung von Umgebungseinflüssen und der verwendeten Kühlmedien langfristig sicherstellen. Mit unseren speziellen elektrisch beziehungsweise thermisch leitfähigen Dichtungspasten und weiteren EMI-Abschirmmaterialien ermöglichen wir mit besonders platzsparenden Lösungen eine Ableitung von Wärme und eine zuverlässige elektrische Abschirmung einzelner, empfindlicher Bauteile. Darüber hinaus erarbeiten wir in den Bereichen Material und Design zusammen mit unseren Kunden kompakte, das heißt leichte und platzsparende Gehäuselösungen aus Kunststoff für Bereiche im Fahrzeug, in denen aktuell häufig noch relativ große und klobige metallische Gehäuse eingesetzt werden.

KEM Konstruktion: Welche Herausforderungen stellen 5G-Netze an Automobilkonstrukteure?

Reichle: In der heutigen Fahrzeugarchitektur findet man häufig die Antennen in zentraler Lage an der Fahrzeugaußenfläche. Bekannte Beispiele sind unter anderem die Radioantennen in der Frontscheibe oder die Handyantenne im Dachaufbau. Aufgrund der höheren Frequenzen und der damit verbundenen höheren Dämpfung erlauben 5G-Systeme teils keine langen Antennenwege. Das heißt, die jeweiligen Antennen müssen dezentral relativ nah in die jeweiligen Geräte und Komponenten im Fahrzeug integriert werden. Dies führt zu einer höheren Anzahl und Dichte der Funkquellen und somit potenzieller Störquellen im Fahrzeug, gegen die die umliegenden elektrischen Komponenten zuverlässig abgeschirmt werden müssen.

5G in der Automobilkonstruktion

KEM Konstruktion: Was bedeutet 5G also speziell für die Abschirmmaterialien?

Reichle: Die 5G-Technologie nutzt künftig deutlich höhere Frequenzbereiche als heute üblich. Während heutige Funkstandards wie GSM-Netze oder Bluetooth vorwiegend Frequenzen unterhalb von 3 GHz nutzen, kann bei der 5G-Technologie der Frequenzbereich bis 100 GHz reichen. Dieser deutlich vergrößerte Frequenzbereich erfordert neue, weiterentwickelte Abschirmmaterialien, um eine ausreichende Abschirmung zu gewährleisten. In diesen Frequenzbereichen können schon kleinste Spalte wie an Kabeldurchführungen oder anderen Gehäuseöffnungen die Abschirmungswirkung deutlich reduzieren. Dies und die gleichzeitig steigenden Anforderungen an die funktionale Sicherheit der elektronischen Komponenten im Fahrzeug, die unter anderem in der ISO 26262 festgelegt sind, werden die Anforderungen an die Abschirmtechnologie künftig weiter erhöhen.

KEM Konstruktion: Welchen Stellenwert hat der Faktor Gewichtseinsparung noch?

Reichle: Gewichtseinsparung wird weiterhin ein wichtiges Thema bleiben, auch wenn in Bezug auf die E-Mobilität und der damit verbunden Möglichkeiten der Energierekuperation häufig behauptet wird, dass dieses Thema nicht mehr so stark im Fokus steht. Einsparungen beim Fahrzeuggewicht bringen nicht nur Vorteile in Hinblick auf die Fahrzeugreichweite. Sie ermöglichen aufgrund der geringeren Masse, die beschleunigt werden muss, den Einsatz kleinerer Komponenten beim gesamten E-Antriebssystem einschließlich der Batterie.

Bei leichteren E-Fahrzeugen können aufgrund des geringeren Gesamtenergieverbrauchs, im Vergleich zu schwereren Fahrzeuge, nicht nur vergleichbare Fahrleistungen mit höherer Effizienz erzielt werden, sondern auch die Gesamtkosten gesenkt werden – beispielsweise durch ein kleineres und somit günstigeres Batteriesystem. Generell unterstützen wir unsere Kunden zum Beispiel dabei, bestehende metallische Komponenten durch unsere leichteren und häufig auch kompakteren Kunststoffverbundlösungen zu ersetzen. Auf Wunsch geschieht das mit einem erweiterten Funktionsumfang durch integrierte Dichtungssysteme oder Abschirm- und Kühlungslösungen.

Details zur Dichtungstechnik und EMI-Abschirmung:
hier.pro/pMT4i

Kontakt:
Parker Hannifin GmbH
Engineered Materials Group Europe
Arnold-Jäger-Str. 1
74321 Bietigheim-Bissingen
Tel.: +49 7142–351–0
Fax.: +49 7142–351–293
praedifa@parker.com
www.parker.com
Geschäftsführung: Dr. Hans-Jürgen Haas, Kees Veraart


Dr. Stefan Reichle, Parker Hannifin, Engineered Materials Group
Bild: Parker Hannifin

„Mit elektrisch beziehungsweise thermisch leitfähigen Dichtungspasten und weiteren EMI-Abschirmmaterialien ermöglichen wir mit platzsparenden Lösungen eine Ableitung von Wärme und eine zuverlässige elektrische Abschirmung einzelner empfindlicher Bauteile.“

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