Fraunhofer IMWS: Leichtbau & Thermomanagement für E-Autos

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Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS

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Neuartige Vergussmassen für Elektronikkomponenten

Für die Implementierung der Elektronik wurden neuartige anorganische Vergussmassen hinsichtlich ihrer Wärmeleitfähigkeit, Gewicht und Zuverlässigkeit untersucht. Dazu wurden Verarbeitungskonzepte zur Anwendung in auf Leiterplatten basierenden Elektronikbaugruppen und zur Integration in Leichtbauelemente entwickelt, heißt es weiter. Auch neue Präparations- und Diagnostikmethoden für die Fehleranalyse wurden umgesetzt. Eigens erstellte Funktionsmustern wurden mit Blick auf Zuverlässigkeitsrisiken und Alterungsmechanismen für Elektronikkomponenten mit neuartigen Vergussmaterialien bewertet. Dazu wurden hochaufgelöste Analysen zur Mikrostrukturcharakterisierung (Ionenstrahltechniken, SEM, EDX) sowie gezielte Temperaturwechselbelastungen unternommen. Zusätzlich gab es Tests des Oberflächen-Isolationswiderstands (SIR-Test), Temperaturschocktests und passive Feuchte-Wärme-Versuche, um die ablaufenden Materialreaktionen nachvollziehen und Degradationsmechanismen analysieren zu können.

Flankiert wurde die Arbeit durch Konzepte für integrierte Datenerfassung und datenbasierte Qualitätssicherung, wofür Parameter etwa aus der genutzten Spritzgießmaschine, des Infrarotofens und dem Robotergreifsystem kombiniert und für spezifische Benutzerrollen (etwa Einrichter, Spritzgießer, Projektleiter) vollautomatisch verfügbar gemacht werden. Das gewähre besonders tiefe Einblicke in die Prozess-Eigenschafts-Beziehungen.

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Das Sandwich-Bauteil in der realen Ansicht.(Bild: Fraunhofer IMWS)

So sieht es aus, wenn die aufgewärmten Organobleche für das Leichtbau-Sandwich-Teil vom Robotergreifer ins Spritzgießwerkzeug platziert werden. Die Spritzgießmaschine selbst stammt von Engel Austria.(Bild: Fraunhofer IMWS)

Schnitt durch das Sandwich-Bauteil, bei dem man gut den per TSG-Verfahren hergestellten Schaumkern sehen kann.(Bild: Fraunhofer IMWS)

Funktionsmuster mit ausgewählter neuer anorganischer Vergussmasse für die Elektronik.(Bild: Fraunhofer IMWS)

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Die nächste Generation der E-Mobilität kann kommen

Es kann also gesagt werden, dass die Partner tragfähige Konzepte für die kunststoffgerechte Integration leistungsstarker Elektronik, für alternative Gehäusesysteme sowie für die thermische Optimierung vergossener Systeme erarbeitet haben. Besonders wertvoll sei, dass Werkstoffentwicklung, Prozesstechnik, Simulation, Prüftechnik und Datenanalyse in einem gemeinsamen Entwicklungsansatz zusammengebracht werden konnten. Die Projektergebnisse eröffnen demnach vielseitige Anwendungsmöglichkeiten – insbesondere eben, wenn es um leichte Strukturbauteile mit integrierten Elektronik- und Thermomanagementfunktionen im Automobilbereich geht. Damit gibt es wichtige Impulse für die nächste Generation ressourceneffizienter, leistungsfähiger und nicht zuletzt auch industriell umsetzbarer Fahrzeugkomponenten, was insbesondere für den Bereich E-Mobilität gelten dürfte, wie es abschließend heißt.

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Stand: 08.12.2025

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