Mind the Gap
Elektrische/elektronische Bauteile produzieren Wärme, dürfen aber nicht überhitzen. Diesen technischen Spagat bewerkstelligt das Wärmemanagement.
Cool bleiben mit Gap-Filler
Während in Computern zirkulierende Luft diese Aufgabe übernimmt, ist das in Anwendungen der Elektromobilität aufgrund der hohen Bauteildichte nicht möglich. Hier bekleiden Wärmeleitpasten, sogenannte Gap-Filler, die Position des „Wärmemanagers“.
Beim Kühlen ohne Luft werden die erhitzten Bauteile mit speziellen Kühlkörpern in Verbindung gebracht, um die entstehende Wärme abzuleiten. Allerdings entstehen hierbei meist sehr kleine Lufteinschlüsse, welche den Wärmeabtransport erheblich behindern. Dies liegt an der schlechten Wärmeleiteigenschaft von stehender Luft, welche sich bei lediglich 0,026 W/mk (Watt pro Meter und Kelvin) befindet.
Zum Vergleich: Aluminium besitzt eine Wärmeleitfähigkeit von knapp 250 W/mk.
Um den Wärmeabtransport sicherzustellen, werden die Luftspalten zwischen den Bauteilen und der wärmeabführenden Oberfläche mithilfe von Gap-Fillern geschlossen.
Paste > Pad
Gap-Filler können auf unterschiedliche Weise appliziert werden. Zum einen gibt es Gap-Filler-Pads, welche sich an die Oberfläche der elektrischen/elektronischen Bauteile anpassen und somit Lufteinschlüsse verhindern. Diese Pads lassen sich jedoch nur schwer applizieren und sind somit lediglich in Produktionen mit geringen Stückzahlen einsetzbar.
Weiter verbreitet, und somit auch Bestandteil des Produktportfolios von RAMPF, sind Gap-Filler aus Silikonelastomeren. Diese werden mit einer Dosieranlage direkt auf die Bauteile aufgetragen und eignen sich dadurch auch für Serienproduktionen. Die Silikonpaste härtet unter Raumtemperatur innerhalb von rund einer Stunde aus, anschließend wird eine Wärmeleitfähigkeit des Gap-Filler von 1,8 - 4,5 W/mk erreicht.
Der entscheidende Vorteil der Paste besteht darin, dass es entsprechend der Oberflächenform der Bauelemente individuell aufgetragen werden kann. Im Gegensatz zu den Pads besteht somit nicht die Gefahr, die falsche Form oder Größe anzuwenden, worauf in diesem Fall bereits beim Bestellvorgang des Gap-Filler geachtet werden müsste.
Gap-Filler: Enabler der Elektromobilität
Um den ambitionierten Klimazielen der deutschen Bundesregierung im Verkehrssektor gerecht zu werden, streben die deutschen Automobilhersteller derzeit eine rasche Umstellung hin zur Elektromobilität an. Auch die diskutierten Verbote von Diesel und Benziner ab dem Jahr 2030 verdeutlichen die Dringlichkeit dieser Umstellung.
Das Herzstück des zukünftigen Fahrzeugs wird somit die Batterie sein, an die sehr hohe Anforderungen gestellt werden. Diese spiegeln sich auch im „Thermal Management“, also dem Wärmemanagement der Batterie wider. Denn die Betriebstemperatur des Batteriepacks hat einen entscheidenden Einfluss auf Lebensdauer, Sicherheit und Kapazität der eingesetzten Batteriezellen.
Jihed Marzouki, Junior Key Technology Manager bei RAMPF Polymer Solutions:
Als leistungsstarker ‚Wärmemanager‘ leisten unsere Gap-Filler der Marke RAKU® SIL somit einen wichtigen Beitrag für den Erfolg der Elektromobilität.