Elektronik, Elektromotoren und Sensoren erobern immer mehr Lebensbereiche – nicht nur im Elektroauto. Daher werden Werkstoffe, die gute elektromagnetische Abschirmeigenschaften mit dem wirtschaftlichen Spritzgießen verbinden, immer wichtiger. Barlog Plastics, Overath, […]
Wärmeleitfähiges EMV-Gehäuse für die Abschirmung elektromagnetischer Felder. (Foto: Barlog)
Elektronik, Elektromotoren und Sensoren erobern immer mehr Lebensbereiche – nicht nur im Elektroauto. Daher werden Werkstoffe, die gute elektromagnetische Abschirmeigenschaften mit dem wirtschaftlichen Spritzgießen verbinden, immer wichtiger. Barlog Plastics, Overath, bietet mit Kebablend EC eine geeignete Werkstofffamilie für diesen Einsatzbereich an.
Unter dem Namen Kebablend EC bündelt Barlog künftig eine ganze Familie hochspezialisierter Compounds technischer Kunststoffe, die elektronische Bauteile gegen elektromagnetische Felder abschirmen können oder Sensoren wirksam elektromagnetisch „versiegeln“ – Stichwort: Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV). Obwohl die Schirmdämpfungseigenschaften von Kebablend- EC-Compounds zum Teil an die von Metallen heranreichen können (bis zu 70 dB), bieten sie alle Vorteile des Spritzgieß-Verfahrens: hohe Designfreiheit und Funktionsintegration sowie einen wirtschaftlichen Verarbeitungsprozess, der viele konventionelle Arbeitsschritte wie etwa eine nachträgliche Galvanisierung oder die umständliche Montage metallischer Gehäusekomponenten überflüssig macht.
Klassische Werkstoffe für die Abschirmung elektromagnetischer Felder zeichnen sich entweder durch gute magnetische Eigenschaften aus oder sind elektrisch leitfähig. Barlog verfügt über erhebliche Erfahrungen mit entsprechenden Kunststoff-Compounds: Viele Kunden setzen diese sogar bereits seit Jahren erfolgreich in EMV-sensiblen Anwendungen ein. Die neue Kebablend-EC-Familie bündelt dieses Know-how nun und bringt dem Kunden darüber hinaus eine spezialisierte, besonders auf EMV-Fragen zugeschnittene anwendungstechnische Beratung. So unterstützt Barlog den Anwender etwa dabei, für jede Aufgabe und jeden abzuschirmenden Wellenlängenbereich (etwa Radarfrequenzen) die geeignete Lösung zur EMV-gerechten Bauteilauslegung zu finden und Kosteneinsparungspotenziale zu heben. Etwa durch die Wahl geeigneter Compounds mit der passenden Kombination aus mechanischen Eigenschaften und Beständigkeit gegenüber spezifischen Medien im Einsatzumfeld. Typische Anwendungsbereiche für Kebablend EC sind zum Beispiel Batterie-Einhausungen, Gehäuse von Sensoren oder Komponenten von Elektromotoren.
Ersatz schwerer Metallabschirmungen
„Je mehr Elektronik zum Beispiel in Automobilen eingesetzt wird“, erklärt Robert Konnerth, Produktmanager bei Barlog, „desto wichtiger ist, dass sich diese Komponenten gegenseitig nicht beeinflussen.“ Im Automobil gilt das bei weitem nicht nur für Elektromotoren, gar elektrische Antriebsstränge, sondern zum Beispiel auch für Radarsensoren, die „Augen“ der Bordelektronik: Diese müssen sogar sehr aufwendig elektromagnetisch eingekapselt werden, denn jede Störung von außen kann hier im Endeffekt zu schweren Unfällen führen. Gleichzeitig müssen sie natürlich so konstruiert sein, dass ihre Strahlung selber keine Irritationen verursacht.
Diese und ähnliche Anforderungen sind unter anderem in der internationalen Richtlinie UN ECE-R10 geregelt, die sich mit dem Themenfeld Funkentstörung beschäftigt. Unter diesem scheinbar simplen Oberbegriff fordert sie etwa für Elektrofahrzeuge die Abschirmung aller Bauteile vom Stecker bis zum Kabel, um Kopplungseffekte mit anderen elektrischen Bauteilen zu verhindern; sämtliche Leitungen zwischen Batterie, Schaltteilen und Motor müssen hochfrequenzdicht sein. Alle Hybrid- und Elektrofahrzeuge müssen auf ihre elektromagnetische Verträglichkeit geprüft werden, um Ausfälle zu vermeiden – und dies unter dem erheblichen Kostendruck, unter dem die Automobil-OEMs stehen.
Know-how liegt in der Auswahl und Dosierung der Additive
Der Ersatz schwerer Metall-Abschirmungen, die zudem aufwendig und damit teuer zu montieren sind, tut daher Not. Die Entwicklung von Kunststoff-Alternativen für die effektive Abschirmung elektromagnetischer Felder ist jedoch eine hochkomplexe Aufgabe: Das Aufbringen leitfähiger Lacke, Galvanisieren oder Bedampfen sind zusätzliche Arbeitsschritte, die zudem häufig Lücken, also „Strahlungslöcher“ hinterlassen; das Hinterspritzen metallischer Folien schränkt die Gestaltungsfreiheit des Ingenieurs massiv ein. „Die Lösung ist der Spritzguss mit Kunststoffen, die bereits von Haus aus die nötigen Abschirmeigenschaften mitbringen“, so Konnerth. „Wie unsere Kebablend-EC-Typen.“
Die Unterschiede zwischen den einzelnen Kebablend-EMV-Compounds liegen nicht nur im Trägerpolymer (PA 66, POM etc.): Sie sind auch auf jeweils eigene elektromagnetische Frequenzbereiche zugeschnitten, in denen sie die optimale Abschirmwirkung entfalten. Je nach Wellenlängenbereich – zunächst haben sich die Barlog-Ingenieure auf Radarfrequenzen konzentriert – weisen die aktuell verfügbaren Compounds Schirmdämpfungen um 40 bis 70 dB auf (geprüft nach ASTM D4935). Für andere Bereiche wird derzeit an entsprechenden Lösungen gearbeitet, aktuell unter anderem in einem gemeinsamen Projekt mit dem Kunststoff-Institut für die mittelständische Wirtschaft NRW GmbH („EMV-Abschirmung durch Kunststoffe“).
„Denn ob ein Compound zum Beispiel Radarsignale oder UKW-Frequenzen absorbiert, durchlässt oder gar reflektiert, hängt stark von Natur und Anteil der gewählten Additive ab“, so Konnerth. „Wir verfügen zum Glück über breite Erfahrungen mit einem einzigartigen Spektrum geeigneter Materialien wie Graphit, Kupfer, weichmagnetischen Ferriten oder Stahlfasern, um nur wenige Beispiele zu nennen. Bei der Auswahl unterstützen wir unsere Kunden natürlich gerne. Der Kunde sagt uns, was er braucht – und wir kümmern uns um die Produktentwicklung von der Idee bis zur Serie. Und zwar auf höchstem Niveau: Bei Bedarf tragen wir sogar ausführliche Simulationen zur Magnetflussführung bei.“
Ausführliche Infos dazu bietet Barlog vom 7. bis 9. Mai auf der Electric & Hybrid Vehicle Technology Expo Europe 2019 in Stuttgart.
