E-Antriebe

Dichtungen für die elektrische Mobilität

Dichtungslösungen von Trelleborg unterstützen die Industrie bei der Entwicklung von Elektrofahrzeugen, die mit geringerem Energieverbrauch höhere Reichweiten erzielen.

Die Anforderungen an Materialien und Dichtungslösungen in elektrischen Antriebssystemen übertreffen häufig die in Verbrennungsmotoren. © Trelleborg

Die Elektromobilität boomt – nicht nur im Bereich elektrisch angetriebener Autos, sondern auch bei E-Bikes, elektrisch angetriebenen Landfahrzeugen, E-Skateboards, E-Scootern und demnächst voraussichtlich auch bei Flugzeugen. Diese Antriebstechnologien und deren Komponenten stellen teilweise neue und höhere Anforderungen an die Dichtungstechnologien als herkömmliche Antriebskonzepte, speziell hinsichtlich der erforderlichen Sicherheitskonzepte. Konrad Saur, Vice President Innovation und Technologie bei Trelleborg Sealing Solutions: „Der Markt ist sehr schnelllebig und entwickelt sich mit hoher Geschwindigkeit. Dies ist eine Herausforderung für Hersteller, also OEMs, und ihre Zulieferer, da die Kunden oft weder über klar definierte Standards noch über etablierte Lösungen verfügen. Dementsprechend sind die geforderte Innovationsrate und zugleich der Druck, die richtigen Produkte schnell auf den Markt zu bringen, extrem hoch.“

Bei der Entwicklung von Hochleistungsdichtungen für die Elektromobilität kombiniert Trelleborg nach eigenen Angaben eine effiziente FuE-Organisation mit digitaler Werkzeuge, um die Zeit bis zur Bereitstellung erster funktionaler Prototypen möglichst kurz zu halten. Die Finite-Elemente-Analyse (FEA) und andere in der Konstruktion eingesetzte Simulations-Programme ermöglichen es, Probleme gegebenenfalls frühzeitig zu erkennen und zu vermeiden. Auf diese Weise sollen enge Zeitpläne der Anwender eingehalten werden. Genutzt werden dazu auch eigene Prüfsysteme und Einrichtungen wie ein Brandversuchslabor für die Luft- und Raumfahrt und Rotationsprüfstände an mehreren Standorten.

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Hochleistungsdichtungen für E-Mobility
Verschiedene Fahrzeugklassen mit elektrischen Antrieben benötigen sehr ähnliche Dichtungslösungen. Bei allen muss beispielsweise die Batterie vor Umwelteinflüssen und Vibrationen geschützt werden. Eine spezielle Herausforderung besteht darin, dass sich die chemische Zusammensetzung der Batterieflüssigkeit in einer geladenen Batterie von der in einer entladenen unterscheidet. Bei Rotationsdichtungen für elektrisch angetriebene Kraftfahrzeugen seien die Anforderungen an die auf der E-Achse angeordneten Dichtungen meist höher als bei Verbrennungsmotoren. Das liege vor allem an den erheblich höheren Betriebsdrehzahlen der Elektromotoren und den damit verbundenen höheren Temperaturen im Bereich der Dichtungen. Solche Komponenten müssen zudem, je nach tribologischer Situation, ohne Schmierung auskommen oder mit dem eventuell chemisch aggressiven Schmiermittel kompatibel sein.

Konrad Saur nutzt mit seinem Team moderne Design-Werkzeuge, um Dichtungslösungen zu entwickeln, die den hohen Ansprüchen der Elektromobilität gerecht werden. © Trelleborg

Weniger Reibung für mehr Reichweite
Die Rotationsdichtungen Hispin PDR RT und Hispin HS40 werden für Anwendungen in der E-Achse angeboten. Sie seien so konstruiert, dass sie bei den hohen, für den effizienten Betrieb einer E-Achse erforderlichen Drehzahlen effektiv arbeiten. Die zwei Varianten kombinieren die Dichtungsanforderungen, die bei hohen Rotationsgeschwindigkeiten bestehen mit geringen Reibwerten - auch bei geringer Schmierung - und tragen dazu bei, die Reichweite des Fahrzeugs zu erhöhen. Die Lösungen funktionieren laut Unternehmen in jedem Elektroantrieb, egal, ob Auto, E-Bike oder Helikopter.

Turcon MC1 und MC2 sind die ersten elektrisch leitfähigen Compounds auf Basis von Polytetrafluorethylen (PTFE) zur Verwendung in feder- und elastomervorgespannten Dichtungen. Sie ermöglichen es, Eigenschaften wie Isolierung, elektrische und thermische Leitfähigkeit sowie elektromagnetische Abschirmung sicherzustellen. Diese Materialien erfüllen die Anforderungen an Werkstoffe zur Herstellung von Dichtungen für die Batterie des E-Motors. Sie widerstehen den hohen Temperaturen, die typischerweise im E-Motor auftreten, und den aggressiven Flüssigkeiten in der Batterie.

Zudem entwickelt und fertigt Trelleborg auch kundenspezifische Dichtungslösungen für die Abdeckung der Batterie. Da die Batterie an die Form des Fahrzeugs angepasst wird, müssen auch das Batteriegehäuse und seine Dichtung maßgeschneidert werden und zusätzliche funktionale Anforderungen erfüllen. Sie schützen die Batterie nicht nur vor Spritzwasser und Feuchtigkeit, sie bieten auch Schutz vor unter Druck stehendem Wasser, eine Voraussetzung für alle Batteriehersteller, um die Schutzklasse IP66 zu erreichen.

Bezogen auf das komplexe System eines Elektrofahrzeugs scheinen die Dichtungslösungen eher unbedeutend. Sie können jedoch entscheidend für die Weiterentwicklung von Elektrofahrzeugen sein. Mit neuen Entwicklungen und Innovationen sollen elektrisch angetriebene Fahrzeuge künftig effizienter werden, höhere Leistungsdichte und Reichweite erreichen.

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