Freudenberg Sealing Technologies: Neue hochtemperaturbeständige Kunststoffe für Elektroautos

(Bild: Freudenberg Sealing Technologies).

Freudenberg Sealing Technologies kündigt eine neue Werkstoffklasse an, die den Brandschutz in Elektroantrieben von Fahrzeugen deutlich verbessern soll. Sie heißt Quantix Ultra" und soll auch bei sehr hohen Temperaturen von bis zu 1.200 Grad Celsius nicht schmelzen. Im Spritzguss soll sich das Material vielseitig und wirtschaftlich verarbeiten lassen. Angesichts der Leichtbauprämissen heutiger Fahrzeuge wird die im Vergleich zu metallischen Werkstoffen geringere Dichte als zusätzlicher Pluspunkt genannt. Der erste Serieneinsatz erfolgt nun als Flammschutzbarriere für Teile des Kühlsystems in der Lithium-Ionen-Batterie eines Elektroautos.

Elektroautos mit Lithium-Ionen-Batterien bieten alltagstaugliche Reichweiten und erfordern ein hohes Maß an Sicherheit. Um diese zu gewährleisten, werden verschiedene Maßnahmen ergriffen, um ein thermisches Durchgehen der Batterie zu verhindern oder zu verzögern. Die neue Materialklasse hält sehr hohen Temperaturen stand. Sie schmilzt nicht und entzündet sich nicht. In Labortests soll eine zwei Millimeter dicke Materialprobe sogar über 25 Minuten einer 1.200 Grad Celsius heißen Flamme standhalten.

Weitere Tests simulieren den Ausstoß heißer Partikel unter hohem Druck, wie er bei der schlagartigen Entladung von Gasen in Batteriezellen entstehen kann. „Quantix Ultra“ soll diesen Stresstest 20 Sekunden lang überstehen. Freudenberg Sealing Technologies fertigt aus dem innovativen Material zum Beispiel Flammschutzbarrieren für den Einsatz im Kühlsystem von Lithium-Ionen-Batterien. Ein erster Automobilhersteller wird sie voraussichtlich ab Februar 2024 in Serienfahrzeugen einsetzen.

„Quantix Ultra“ eignet sich nach weiteren Angaben des Anbieters für alle Anwendungen mit hohen Anforderungen an Brandschutz und Leichtbau. Die Anwendung sei auch nicht auf bestimmte geometrische Formen beschränkt. Für batterieelektrische Antriebe könne das Material beispielsweise zu Folien verarbeitet werden. Weitere Anwendungen sind Gehäuse für Stromverteiler, medienführende Leitungen, Kabelisolierungen, Batteriegehäusedeckel oder Komponenten für Elektromotoren.

Flammschutz bei hohen Temperaturen
„Das neue Material schmilzt bei hohen Temperaturen nicht und zeigt stattdessen ein elastisches Verhalten, das mit dem von Elastomeren vergleichbar ist“, erklärt Kira Truxius, Material Expert Thermoplastics bei Freudenberg Sealing Technologies. „Außerdem hat es eine um 53 Kelvin höhere Glasübergangstemperatur und behält so seine Steifigkeit und seinen Flammschutz über einen deutlich längeren Zeitraum. Quantix Ultra' an die Spitze aller derzeit bekannten Kunststoffe."

Patentiertes Know-how für gezielte Materialeigenschaften
Das Ausgangsmaterial für „Quantix Ultra“ ist ein bereits temperaturbeständiger thermoplastischer Kunststoff. Durch die gezielte Zugabe von Füllstoffen wie Glas- oder Kohlenstofffasern soll die mechanische Stabilität auch bei extremer Hitze erhöht werden. Eine zusätzliche Vernetzung der Kunststoffmolekülketten soll dafür sorgen, dass das Bauteil auch unter extremen Bedingungen seine Form behält. Die Materialeigenschaften sollen sich gezielt auf den jeweiligen Anwendungsfall einstellen lassen. „Unser patentiertes Know-how liegt in der gezielten Zugabe geeigneter Materialien, die Brücken zwischen den Molekülketten bilden. Die Patente sind das Ergebnis einer erfolgreichen Teamarbeit“, erklärt Dr. Björn Hellbach, Materialexperte Thermoplaste bei Freudenberg Sealing Technologies.

Einfache Verarbeitung
„Quantix Ultra“ soll sich einfach im Spritzguss verarbeiten lassen. Die damit verbundenen Vorteile wie die Herstellung komplexer Geometrien in kurzen Zykluszeiten und damit in großen Stückzahlen teilt es mit anderen Thermoplasten. Zur wirtschaftlichen Fertigung soll auch das patentierte Vernetzungsverfahren beitragen. Es basiert lediglich auf der Einbringung eines speziellen Vernetzers in das Material unter Beibehaltung des Standard-Spritzgießprozesses.

Weitere Informationen: www.fst.com

Freudenberg FST GmbH, Weinheim

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