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Sonderausgabe DICHT! E-Mobility & Co.

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1863-4699

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Fachartikel:

Dichten:

Die Automobilindustrie befindet sich in einem der größten Transformationsprozesse ihrer Geschichte. Die Notwendigkeit zur Emissionsreduzierung, die voranschreitende Ressourcenverknappung und ein Bestreben nach ökologischeren Lösungen führen im Bereich der individuellen Mobilität zur Elektrifizierung des Antriebsstrangs. Die Konzentration der Zulieferer und OEMs auf die Elektromobilität stellt sie vor große organisatorische und technische Herausforderungen.

Nach über 125 Jahren Entwicklung des Automobils, mit wesentlicher Prägung durch Verbrennungskonzepte, ändern sich Antriebs- und Fahrzeugkonzepte in signifikanter Weise und Geschwindigkeit. Diese Entwicklung zum elektrifizierten Antriebsstrang hat ebenfalls beachtliche Auswirkungen auf die Produktionsstandorte der OEMs, da sich die Komponenten eines konventionellen deutlich von denen eines elektrischen Antriebs unterscheiden. Für die technische Umsetzung dieses Antriebsstrangs sind daher neue Kompetenzen für die Integration und die Entwicklung des elektrischen Antriebs erforderlich. Die sich verändernden Eigenschaften des Fahrzeugs, wie z.B. die Gewichtszunahme bzw. Schwerpunktsverlagerung durch die Zellbatterie, neue Designfreiheiten durch den Wegfall des Verbrennungssystems sowie das signifikant steigende Drehzahlniveau der Wellen im Antriebsmodul, erfordern eine wesentliche Neuerfassung des Automobils als Gesamtsystem.

Die Transformation der Produktionswerke des Volkswagen Konzerns ist eine wichtige Weiche für Belegschaft und Standorte, um auf den Wechsel zur Elektromobilität vorbereitet sowie zukunftsfest aufgestellt zu sein. In den nächsten Jahren werden immer mehr Fabriken umgestellt, um den Herausforderungen, die sich durch den neuen Modularen Elektrifizierungsbaukasten (MEB) ergeben, gerecht zu werden (Bild 1). [...]

Dipl.-Ing. Rainer Sonnemann und B. Eng. Simon Lippe (Volkswagen AG)
Kleben:

Moderne Fahrzeuge kommen ohne Klebtechnik nicht mehr auf die Straße und die E-Mobility rückt diese Verbindungstechnologie mit ihren vielen Möglichkeiten noch mal mehr in den Fokus. Ihr Potenzial kann sie allerdings nur richtig eingesetzt entfalten.

Schon die Herstellung konventioneller Verbrenner-Fahrzeuge ist heute ohne Klebstoffe nicht vorstellbar. Marktexperten sprechen bei einem klassischen Pkw vom Einsatz von 12 bis 15 kg Kleb- und Dichtstoff, was die Bedeutung dieser Produkte für den Fahrzeugbau verdeutlicht. Und bei einem E-Fahrzeug? Klar, auch hier werden Kleb- und Dichtstoffe heute schon gebraucht und in Zukunft noch mehr. Das hängt in erster Linie damit zusammen, dass E-Fahrzeuge konstruktiv anders gedacht werden bzw. werden müssen. Dazu lohnt sich ein Blick auf die drei großen Einsatzbereiche für Klebstoffe im Fahrzeugbau und zwar im Rohbau, Fahrzeug-Anbau und -ausbauteile (innen und außen) und Antrieb. Hier ändern sich die Anwendungen und damit auch die eingesetzten Technologien.

Die klassische Pkw-Fahrzeugkarosserie bestand und besteht zu großen Teilen immer noch aus Stahl, wenngleich hier in den letzten Jahren immer mehr andere Materialien hinzugekommen sind und ihre Anzahl weiter zunehmen wird. Während man Stahl meist durch Schweißen verbindet, heute oft kombiniert mit z.B. Epoxy-Klebstoffen im Hybridverfahren, funktioniert diese Verbindungstechnologie mit den zunehmend üblich erdenden Materialmixes (z.B. unterschiedliche Stähle kombiniert mit Aluminium, GFK, CFK, Glas usw.) nicht mehr. [...]

Thomas Stein (IMTS)
Polymer:

Dichtungs- und Klebtechnik sind Werkstofftechniken. Diese Binsenweisheit bewahrheitet sich aktuell auch bei E-Mobility & Co. Dabei kommen auf Dicht- und Verbindungsmaterialien viele neue Aufgabenstellungen zu.

Die Werkstofftrends in der E-Mobility und Brennstoffzellentechnik sind nicht grundlegend anders als bei Verbrennern. Mit Materialmix und modifizierten Werkstoffen werden die Aufgabenstellungen gelöst. Werksstoffseitig kommen viele bekannte Materialien zum Einsatz, bei Flüssigdichtstoffen, Vergussmassen und Klebstoffen der jeweiligen Aufgabenstellung entsprechend gefüllt. So kommen mit den neuen Antriebskonzepten auch wenig wirklich neue (Dichtungs-)Themen dazu, lediglich ihre Gewichtung und Bedeutung unterscheidet sich gravierend – sei es durch die deutlich höheren Drehzahlen von E-Motoren oder durch das komplexere Thermomanagement. Letzteres betrifft bei diesen Fahrzeugen den Elektromotor, die Antriebsbatterie und die Leistungselektronik. Hier wird viel geklebt, vergossen und abgedichtet.

Heute sind meist Lithium-Ionen-Batterien Bestandteil und Maßstab der Elektromobilität. Aber allen Batterietypen ist die Anfälligkeit für thermische Risiken gemeinsam. Wird eine bestimmte Temperatur überschritten, kommt es zu einem „thermischen Durchgehen“ (engl. Runaway). Laut Wikipedia bezeichnet dies die Überhitzung einer exothermen chemischen Reaktion oder einer technischen Apparatur aufgrund eines sich selbst verstärkenden Wärme produzierenden Prozesses. Dieses Durchgehen führt häufig zu Brand oder Explosion und bewirkt infolgedessen eine Zerstörung der Apparatur durch Überdruck (Zerbersten). Ursachen können mechanische Beschädigungen oder elektronische Fehlfunktionen sein. Infolge eines Runaway können in sehr kurzer Zeit Temperaturen von > 1.000 °C entstehen und die Energie wird explosionsartig freigesetzt. Eine stetig steigende Energiedichte verschärft die Problematik. [...]

Karl-Friedrich Berger (ISGATEC GmbH)
Standpunkte:
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