Anwendungspotenzial leitfähiger Kunststoffe

Einführung

• Vortrag von Klarmobil, Universität Kassel
• Thema: Elektrische Untersuchungen von Metall-Metallkontakten und metall-kunststoffverbindungen
• Fokus: Leitfähige Kunststoffe und deren elektrische Kontaktierung
• Einsatzgebiete von Kunststoffen:
  • Luft- und Raumfahrt, Marine, Automobilbereich
  • Gas- und Ölindustrie, Konstruktion, Kleidungsindustrie

Vorteile von Kunststoffen

• Mechanische Festigkeit
• Gewichtsreduktion
• Kombination verschiedener Materialeigenschaften
• Kurze Herstellungs- und Lieferzeiten
• Flexibles Design

Markt in den USA (Automobilindustrie)

• Trend zu mehr Verbundwerkstoffen
• Kunststoffe sind preiswert in der Herstellung

Einsatzgebiete im Fahrzeug

• Exterieur, Interieur, strukturelle Komponenten, Antriebsstrang
• Beispiele: Seitentürelement, Verankerung für Kindersitze, Querträger, Lenker, Sitzschale, Bodenpanel
• Verwendung von Polymer-Glasfasern zur Erreichung der nötigen Festigkeit

Elektrische Leitfähigkeit bei Kunststoffen

• Kunststoffe sind normalerweise nicht elektrisch leitfähig
• Leitfähigkeit wird durch Füllstoffe wie Kohlenstofffasern oder Metallpartikel erreicht
• Perkolationsschwelle: Kritischer Punkt, bei dem Leitfähigkeit sprunghaft ansteigt

Beispiele aus der Praxis

• Seitenbegrenzungsleuchte für Nutzfahrzeuge
• Verwendung von Kupferspinnen als Füllstoff
• Mehrkomponentenverfahren für die Herstellung
• Übertragbarkeit des Verfahrens auf andere Bauteile

Herausforderungen an der Kontaktstelle

• Verschiedene Ausdehnungskoeffizienten von Kunststoff und Metall
• Forschung an Kontaktstellen durch die DFG gefördert

Modellierung von Kontaktwiderständen

• Kontaktfläche von Metall-Metall und Metall-Kunststoff
• Einflussfaktoren: Füllstoffkonzentration, Füllstoffausrichtung, Beschaffenheit der Polymermatrix
• Beispiel: Spritze Simulation zur Faserausrichtung

Elektrische Leitfähigkeit und Faserausrichtung

• Potenzialfeldmessungen zur Analyse der Leitfähigkeit
• Geordnete vs. chaotische Faserausrichtung
• Einfluss auf Widerstand und Stromtransport

Ausblick

• Ziel: Dreidimensionale Modellierung des Kontaktwiderstands
• Anpassung und Optimierung des Kontaktwiderstands
• Potenziale für anwendungsspezifische Anpassungen