Freudenberg Sealing Technologies entwickelt einen extrem temperaturbeständigen Thermoplast für Elektrofahrzeuge.

Elektrofahrzeuge mit Lithium-Ionen-Batterien verfügen über eine alltagstaugliche Reichweite und erfordern ein hohes Maß an Sicherheit. Verschiedene Sicherheitsmaßnahmen werden eingeführt, um ein thermisches Durchgehen der Batterie zu verhindern oder zu verzögern. Die dafür eingesetzten Kunststoffkomponenten erfüllten bislang im Allgemeinen nicht die strengen Prüfnormen der Automobilindustrie für elektrische Antriebe. Anders ist dies beim System Quantix ULTRA von Freudenberg Sealing Technologies: Die neue Werkstoffklasse hält sehr hohen Temperaturen stand. Sie schmilzt nicht und entzündet sich auch nicht. In Labortests konnte eine zwei Millimeter dicke Materialprobe sogar einer Beflammung mit 1 200 Grad Celsius über einen Zeitraum von mehr als 25 Minuten standhalten.

Weitere Tests simulieren den Ausstoß heißer Partikel unter hohem Druck, wie er bei einer plötzlichen Gasentladung auftreten kann. Quantix ULTRA hält dem Belastungstest 20 Sekunden lang stand. Die Zerstörung einer zwei Millimeter dicken Aluminiumprobe dauert nur zwei bis drei Sekunden.

Freudenberg Sealing Technologies verwendet diesen innovativen Werkstoff beispielsweise zur Herstellung von Flammschutzbarrieren für das Kühlsystem von Lithium-Ionen-Batterien. Ab Februar 2024 wird ein Automobilhersteller sie erstmals in Serienfahrzeugen einsetzen.

Quantix ULTRA eignet sich für alle Anwendungen mit hohen Anforderungen an Brandschutz und Leichtbau. Zudem ist der Werkstoff nicht auf bestimmte geometrische Formen beschränkt. Er lässt sich zu Folien verarbeiten, die beispielsweise in batterieelektrischen Antrieben eingesetzt werden. Weitere Anwendungsbereiche sind Abdeckungen für Stromversorgungseinheiten, medienführende Leitungen, Kabelisolierungen, Batteriegehäusedeckel und Komponenten für Elektromotoren.

Marco Sutter, Dr. Björn Hellbach und Kira Truxius (von links) mit einem Zugstab aus Quantix Ultra für mechanische Belastungstests.

Patentiertes Know-how für gezielte Werkstoffeigenschaften

Der Grundwerkstoff von Quantix ULTRA ist ein bereits temperaturbeständiger Thermoplast. Die präzise Zugabe von Füllstoffen wie Glas- oder Kohlenstofffasern erhöht die mechanische Stabilität auch bei enormen Temperaturen. Eine zusätzliche Vernetzung der Molekülketten des Kunststoffs sorgt dafür, dass das Bauteil selbst unter extremen Bedingungen seine Form behält. Die Werkstoffeigenschaften lassen sich gezielt an die jeweilige Anwendung anpassen. "Unser patentiertes Know-how liegt in der präzisen Zugabe geeigneter Materialien, die Brücken zwischen den Molekülketten bilden. Die Patente sind das Ergebnis erfolgreicher Teamarbeit", erklärt Dr. Björn Hellbach, Werkstoffexperte für Thermoplaste bei Freudenberg Sealing Technologies.

Wirtschaftliche Fertigung in großen Stückzahlen

Quantix ULTRA lässt sich leicht durch Spritzgießen verarbeiten. Der Werkstoff bietet die gleichen Vorteile wie andere Thermoplaste, darunter die Fertigung komplexer Geometrien mit kurzen Zykluszeiten und damit in großen Stückzahlen. Auch die patentierte Vernetzung trägt zur wirtschaftlichen Fertigung bei. Sie beruht ausschließlich auf der Zugabe eines speziellen Vernetzungsmittels zum Werkstoff, wobei der Standard-Spritzgießprozess beibehalten wird. Andere bekannte Verfahren sind wesentlich aufwendiger. Sie arbeiten mit Gammastrahlung oder in Lösungsmitteln.