Die elektrische Antriebstechnik erfordert nicht nur belastbare und leichtere Werkstoffe, sondern stellt auch weitere hohe Anforderungen wie beispielsweise eine hohe thermische Belastbarkeit.
Bild: Jakub Jirsák – fotolia.com

Die elektrische Antriebstechnik erfordert nicht nur belastbare und leichtere Werkstoffe, sondern stellt auch weitere hohe Anforderungen wie beispielsweise eine hohe thermische Belastbarkeit.
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Das Auto von morgen, da sind sich die Experten einig, wird elektrisch unterwegs sein. 2016 gab es weltweit bereits 1,3 Mio. Elek­trofahrzeuge, 73 Prozent mehr als vor einem Jahr. Allein in China hat sich der Bestand an E-Autos seit 2015 verdreifacht. Allerdings ist der Anteil elektrisch betriebener Fahrzeuge im Straßenverkehr noch gering. 95 Prozent der Autos fahren noch immer mit fossilen Brennstoffen.1 Nach Schätzungen der Unternehmensberatung McKinsey wird im Jahr 2030 höchstens jeder zweite Neuwagen ein E-Auto sein.
Es wird also noch etwas dauern, bis das Elektroauto den Verbrennungsmotor abgelöst hat. Dennoch sind die Vorboten nicht zu übersehen. Schon heute sind Elektrofahrzeuge mit verschiedensten Batterie- und Antriebskonzepten auf dem Markt. Ihr Absatz wird durch steuerliche Anreize und immer strengere CO2-Grenzwerte zusätzlich stimuliert. Um Ressourcen zu schonen und klimaschädliche Emissionen weiter zu reduzieren, ist die Automobilindustrie dazu übergegangen, immer mehr mechanisch betriebene Teile durch elektrische zu ersetzen.

Die Elektronik spielt im Auto eine immer größere Rolle

Heute werden bis zu 100 Steuergeräte in einem Mittelklassefahrzeug verbaut. Fahrerassistenzsysteme ermöglichen ein noch nie dagewesenes Maß an Komfort und Sicherheit. Autonom und damit selbstständig fahrende Autos sind dank einer immer ausgefeilteren Elektronik und Sensorik schon heute Realität. Und auch die Digitalisierung schreitet voran. Das Auto von morgen wird dank einer Vielzahl von Touchscreens und optischer Displays mit dem Internet verbunden sein und damit zur rollenden Kommunikationszentrale. Silikone von Wacker sind dafür unentbehrlich. Sie werden auf vielfältige Weise bei der Fertigung und Montage von Elektronikbauteilen eingesetzt. Temperaturbeständige Silikonelastomere schützen beispielsweise Sensoren und elektronische Komponenten vor Schmutz und Nässe. Dabei müssen die empfindlichen und sicherheitsrelevanten Bauteile dauerhaft abgedichtet werden. Um die Verarbeitung zu beschleunigen, werden die geklebten Komponenten häufig in Öfen ausgehärtet – ein aufwändiger, kostspieliger Prozess. Neue Silikonklebstoffe bauen ihre Haftung schon bei moderaten Temperaturen auf, sodass dieser zusätzliche Verarbeitungsschritt überflüssig wird. Spezielle UV-aktivierbare Katalysatoren ermöglichen noch kürzere Verarbeitungszeiten.

Auf Reichweite und Leistung folgen thermische Belastung

Fahrleistung, Reichweite und Ladezeiten von Elektrofahrzeugen müssen sich erheblich steigern, soll sich die Elektromobilität langfristig durchsetzen. Höhere Leistungsdichten und höhere elektrische und thermische Belastungen sind die Folge. Das gilt auch für die im Elektroauto eingesetzten vergussmaterial­ien, zum Beispiel bei der Leistungselek-tronik. Dank ihrer extremen Hitzebeständigkeit sind Silikone Werkstoff der Wahl. Spezielle Silikonvergussmassen verkraften thermische Dauerbelas­­tungen von über 200 °C ohne zu verspröden. Spezialsilikone, die noch höheren Temperaturen standhalten, sind bereits in der Entwicklung.
Sowohl beim Fahren als auch beim Laden entsteht Hitze, was sich auf die Lebensdauer von Batterie und Elektronik negativ auswirken kann. Um Schäden vorzubeugen, muss die Wärmeenergie möglichst schnell abgeführt werden. Zu einem effizienten Wärmemanagement tragen Silikone wesentlich bei. Wärmeleitfähige Ausgleichsmassen, sogenannte Gap Filler, sorgen für eine formschlüssige, flexible Verbindung zwischen Bauteil und Kühlkörper und minimieren so den thermischen Übergangswiderstand. Aufgrund ihrer guten Wärmeleitfähigkeit leiten sie die Wärme ab und tragen zu einer effektiven Kühlung des Bauteils bei.

Silikone für mehr Elektronik

Auch die Digitalisierung von Autos und die Vernetzung mit dem Internet machen enorme Fortschritte. Die Zahl optischer Displays in der Fahrgastzelle wird deshalb weiter zunehmen. Das vollelektronische Armaturenbrett mit eingebautem Monitor und Kommunikationssystem ersetzt zunehmend die klassische Instrumententafel. Fahrer, Beifahrer und auch Passagiere im Fond können künftig über zahlreiche Displays auf verschiedenste Unterhaltungsmedien und Internetdienste zugreifen.  Solche Displays müssen allerdings deutlich robuster sein als gewöhnliche Handydisplays. Vibrationen und Erschütterungen dürfen nicht zum Ausfall oder einer Unterbrechung der Anzeige führen. Bei frostigen -40 °C muss das Display genauso einwandfrei funktionieren wie bei sommerlicher Gluthitze. Besonders wichtig ist eine gute Lesbarkeit. Bei Sonnenschein muss der Fahrer die Angaben auf dem Display einwandfrei erkennen können. Glasklare Silikongele sorgen dafür, dass optische Displays diesen Anforderungen gerecht werden. Sie dämpfen Vibrationen und thermomechanische Spannungen und unterdrücken gleichzeitig störende Reflexionen zwischen Abdeckglas und Anzeige.
Elektromobilität, Digitalisierung, autonomes Fahren – das Auto ist gerade dabei, sich neu zu erfinden. Viele Werkstoffe, die bisher im Auto eingesetzt wurden, stoßen angesichts immer höherer Anforderungen an ihre Grenzen. Aus diesem Grund setzt die Industrie verstärkt auf Silikone. Die Bandbreite möglicher Anwendungen reicht inzwischen von Vergussmassen zur Abdichtung von Stecksystemen, Dichtstoffe für Brennstoffzellen, Beschichtungen für Elektromotoren, Flüssigsilikonkau­tschuke für LED und Lichtleitsysteme bis zu Thermoölen für die Batteriekühlung. Wacker arbeitet hier weltweit mit führenden Automobilherstellern und -zulieferern zusammen, um zuverlässige Lösungen für das Auto von morgen zu entwickeln.

Über den Autor

Peter Walter

Senior Marketing Manager für die Vermarktung von Hochleistungs­siliconen für die Elektronik und Beleuchtungsindustrie in den Regionen Europa, Mittlerer Osten, Afrika und Südamerika, Wacker, München