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Hochleistungskunststoffe

Lösungen für die Elektromobilität

Die hohen Qualitäts- und Sicherheitsanforderungen in der Automobilindustrie stellen große Herausforderungen an Kunststoffe. Mit einem umfangreichen Produktportfolio, wie z. B. vielseitigen und hochentwickelten Polyamiden (Ultramid), Polybutylenterephthalaten (Ultradur®), Polyphthalamiden (PPA) und den Kunststoffen Polyoximethylen (Ultraform®) sowie Polyethersulfon (Ultrason®) begleitet BASF Neuentwicklungen der Automobilhersteller und setzt innovative Trends. Technische Eigenschaften und eine hohe Funktionalität sind dabei von großer Bedeutung. Zu diesem Thema haben wir ein Expertenteam zusammengestellt.

 

 

Kunststofflösungen für die eMobilität

Ultradur®, das Polybutylenterephthalat (PBT) der BASF, kombiniert spezifische Eigenschaften, die es zu einem idealen Material für bestimmte Nutzungsbereiche in der eMobilität und anderen Anwendungen der Bereiche Elektrotechnik und Elektronik machen.

Beständig in herausforderndem Umfeld

Ultradur® zeigt nicht nur eine hohe Steifigkeit und guten Wärmewiderstand, sondern auch außergewöhnliche Dimensionsstabilität, konstante elektrische Eigenschaften und gleichbleibendes Wärmeverhalten. Darüber hinaus bietet es exzellente Farbstabilität bei erhöhten Temperaturen und lässt auf diese Art und Weise Orange zu einer langlebigen Signalfarbe werden.

PBT verwendete bis dato so gut wie immer halogenisierte Flammschutzmittel. Als Antwort auf neue Anforderungen, wie zum Beispiel hohe CTI-Werte, erweiterte BASF das Ultradur®-Sortiment um Typen mit nicht-halogenisiertem Flammenschutz.

BASF biete eine Reihe von HR-modifizierten Ultradur® Typen an, die sich nicht nur auf Grund ihrer hohen Hydrolysebeständigkeit hervorheben, sondern auch mit ihren Vorteilen in Verarbeitung und Farbstabilität glänzen. Die Typen sind erhältlich in u.a. der Farbe Orange RAL 2003.

  • Ultradur® B4331G6 HR

 

Zusätzlich zu den oben genannten Eigenschaften gibt es eine neue Type innerhalb der Ultradur® Produktfamilie mit nicht-halogenisiertem Flammschutz,

  • Ultradur® B4450G5 HR

 

Um unseren Kunden die Produktion von Konnektoren für die Verwendung bei erhöhten Temperaturen und hoher Feuchtigkeit zu ermöglichen, entwickelte BASF auch hydrolysebeständige Typen. Die Besonderheit bei der Ultradur® Produktreihe mit dem Suffix HR (= hydrolysis resistant) ist die extrem hohe Beständigkeit des PBT Polymers (PBT= Polybutylenterephthalat) gegen Wasserschäden bei erhöhten Temperaturen. Kontakt mit Wasser in Polyestern, selbst in Form von Luftfeuchtigkeit, führt zu hydrolytischer Spaltung der Polymerkette und daher zu einer Schwächung der Materialeigenschaften, besonders bei erhöhten Temperaturen. Ultradur® HR basiert auf Standard-PBT, integriert aber höchst effektive Additive, welche den hydrolytischen Abbau maßgeblich verlangsamen und daher die Lebensspanne des Bauteils deutlich verlängern.

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Wir erfüllen die Anforderungen der eMobilität-Industrie

Für kritische Anwendungen wie die in der Automobilelektronik sind lange Lebensspannen und Verlässlichkeit grundlegende Anforderungen. Konnektoren in einem elektrischen Auto müssen zudem auch bis zu 1000V widerstehen, was noch herausfordernder ist. Das PBT, das für diese Konnektoren verwendet wird, erfüllt diese anspruchsvollen Bedingungen und garantiert so viel Sicherheit wie möglich. Um Hochspannungsbauteile unter der Motorhaube umgehend erkennen zu können, müssen diese mit einem Produkt gefertigt sein, das sich in der Farbe Orange RAL 2003 einfärben lässt. Diese Farbe muss, selbst bei erhöhten Temperaturen, langlebig sein. Verglichen mit PA zeigt Ultradur® einen sehr geringen Vergilbungseffekt und gleichzeitig eine stabilere Färbung.

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Natürlich sollten die Kunststoffteile in allen Klimazonen der Erde funktionstüchtig sein, selbst unter feucht-heißen Bedingungen. Wenn Spritzwasser und Straßensalz hinzukommen, erhöht dies ebenfalls die Anforderungen an den Kunststoff. Niveau und die Dauer der Stressbedingungen sind Schlüsselfaktoren bei der Frage, ob eine Verwendung von PBT ohne verbesserte Hydrolysebeständigkeit möglich ist.

Heutzutage beinhalten die Spezifikationen für eine Reihe an Kunststoffanwendungen im Automobilsektor Tests, die bei erhöhten Temperaturen und Luftfeuchtigkeit stattfinden oder Tests während sich verändernder klimatischer Bedingungen. Diese Tests können nur mit HR-modifizierten PBT-Typen bestanden werden.

Typische Anwendungen für Ultradur® HR eMobilität-Anwendungen, z.B.:

  • Steckverbinder

Andere Anwendungen der automobilen Elektronik:

  • Gehäuse und Abdeckungen
  • Sensoren

 

Ultradur® HR Technische Details

Hydrolysebeständigkeit von Ultradur® B4331G6 HR

Hervorragende Hydrolysebeständigkeit im Vergleich zu anderen HR Produkten im Markt.

Ultradur® B4331G6 HR BK15045: Schmelzeviskosität vs. Verweildauer

Ausgezeichnete Schmelzestabilität, keine Erhöhung der Viskosität

 

Wärmealterung von Ultramid® B4331 G6 HR

Zugfestigkeit nach Wärmespeicherung bei 85 °C / 85 % r.h. für 1000 Stunden

Ultradur® B4450G5 HR zeigt eine signifikante Verbesserung im Vergleich zu Produkten ohne HR.

 

Bruchdehnung nach Wärmespeicherung bei  85 °C / 85 % r.h. für 1000 Stunden

Ultradur® B4450G5 HR schneidet signifikant besser ab im Vergleich zu Produkten ohne HR.

 

Technische Kunststoffe für die eMobilität

Hochspannungsgehäuse

In Hochspannungsgehäusen erfüllen die technischen Kunststoffe Ultramid® A3U42G6 und Ultramid® B3U50G6 die hohen Anforderungen an Flammschutz, Mechanik und elektrische Isolierung. So können Automobilhersteller Gewicht und Bauraum sparen und haben gleichzeitig eine Alternative zu Standard Aluminiumdruckguss-Lösungen. Um eine echte Alternative für diese HV-Anwendungen zu bieten, müssen Kunststoffe mit einer gleichen oder besseren Leistung im Vergleich zu Metallkomponenten überzeugen. Dies beinhaltet auch die elektromagnetische Abschirmung, eine Eigenschaft, die metallische Strukturen bereits mit sich bringen. BASF arbeitet an Verfahren, um Kunststoffgehäuse aus schwer entflammbarem Ultramid® mit einer dünnen Metallschicht auszustatten. Mit diesem Verfahren lässt sich eine ebenso hohe Abschirmwirkung erzielen, wie mit Gehäusen aus reinem Metall. Die Kunststofflösung bietet jedoch das Potenzial zur Gewichtsreduzierung und ist im Vergleich zu Aluminiumdruckguss äußerst kostengünstig. Darüber hinaus kann der Vorteil des Kunststoffs für die Funktionsintegration voll ausgeschöpft werden.

 

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Lösungen für Batteriekomponenten

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Viele eMobilität-Lösungen lassen sich nur mit vielseitigen Kunststoffen zuverlässig und effizient umsetzen. Für Elektro- und Hybridfahrzeuge entwickelt BASF das Angebot an technischen Kunststoffen und Polyurethansystemen stetig weiter. Der Schlüssel zum Erfolg bei der Elektromobilität wird sein, wie schnell Leistung, Kapazität, Gewicht, Sicherheit, Zuverlässigkeit und vor allem die Herstellungskosten und die Wirtschaftlichkeit der Batteriesysteme weiter verbessert werden können.

Optimierte Ultramid® A-Typen leisten einen wichtigen Beitrag zu komplexen Fahrzeugkühlsystemen. Neue Kühlmittel, wie das Glysantin® der BASF, bringen ebenfalls neue Herausforderungen für Kunststoffe mit sich. Aus diesem Grund arbeiten Experten für technische Kunststoffe und für Glysantin® eng zusammen, um zukünftige Kunststofflösungen optimal an die Kühlmittel von morgen anzupassen.

Darüber hinaus kann Ultramid® B für Batteriezellenrahmen oder Druckendplatten verwendet werden, um das Gewicht in Batteriesystemen zu reduzieren. Ultradur® bietet hervorragende Eigenschaften für elektronische Steuergeräte wie Batteriemanagementsysteme. Alle Materiallösungen optimieren das Batteriesystem und ermöglichen eine wirtschaftliche Massenproduktion.

 

Brennstoffzelle

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Neben der Weiterentwicklung von Autos mit effizienteren Verbrennungsmotoren leistet die Chemie einen wesentlichen Beitrag für unterschiedlichste elektrifizierte Antriebskonzepte. Auch rund um das Thema Brennstoffzelle schreitet die Entwicklung weiter voran. Beim Mercedes GLC F-Cell überzeugt das Polyamid Ultramid® dank seines umfangreichen Profils: gute thermische und chemische Beständigkeit, dynamische Festigkeit, Zähigkeit und gute Dauergebrauchseigenschaften.

Aufgrund der einzigartigen Materialbasis sowie intensiven Werkstoffanalysen hinsichtlich der chemischen und mechanischen Beständigkeit, kommen die maßgeschneiderten Ultramid®-Typen A3WG10 CR und A3EG7 EQ zum Einsatz. Die beiden glasfaserverstärkten Utramide werden nun serienmäßig zur Herstellung der Anoden- und Kathodenendplatte in der Brennstoffzelle eingesetzt. Mit Ultramid® A3EG7 EQ steht ein Material zur Verfügung, welches aufgrund besonderer Reinheitsanforderungen für sensible Anwendungen in der Elektroindustrie bestens geeignet ist. Bei der Medienverteilerplatte und der Wasserabscheidereinheit, die mit dem Kühlwasser-, Luft- und Wasserstoffkanal unterschiedlichsten Medien ausgesetzt sind, beweist dieses Ultramid® seine sehr gute Beständigkeit und erfüllt gleichzeitig alle Anforderungen an die Reinheit des Materials.

 

An alle Ingenieure, Automobil- und E-Auto-Fans, Experten in Sachen Hochspannungskonnektoren und Kunststoffinteressierte – Informationen zu unseren Kunstofflösungen für den Bereich eMobilität erhalten Sie von unseren E&E Experten Christina Zimmermann, Andreas Nixdorf, Roman Bem, Thomas Bayerl und René Holschuh.
Kontakt: ultraplaste.infopoint@basf.com oder +49 621 60-78780 

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Roman Bem

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Thomas Bayerl

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Andreas Nixdorf

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Disclaimer

Die Angaben in dieser Druckschrift basieren auf unseren derzeitigen Kenntnissen und Erfahrungen. Sie befreien den Verarbeiter wegen der Fülle möglicher Einflüsse bei Verarbeitung und Anwendung unseres Produktes nicht von eigenen Prüfungen und Versuchen. Eine Garantie bestimmter Eigenschaften oder die Eignung des Produktes für einen konkreten Einsatzzweck kann aus unseren Angaben nicht abgeleitet werden. Alle hierin vorliegenden Beschreibungen, Zeichnungen, Fotografien, Daten, Verhältnisse, Gewichte u.Ä. können sich ohne Vorankündigung ändern und stellen nicht die vertraglich vereinbarte Beschaffenheit des Produktes dar. Etwaige Schutzrechte sowie bestehende Gesetze und Bestimmungen sind vom Empfänger unseres Produktes in eigener Verantwortung zu beachten. (Juni 2013)