Rozwój materiałów do pojazdów elektrycznych i bezzałogowych

Rozwój materiałów do pojazdów elektrycznych i bezzałogowych
Spawanie laserowe jest coraz częściej stosowane w produkcji masowej części z tworzyw sztucznych charakteryzujących się skomplikowaną geometrią, takich, jakie są potrzebne w przemyśle motoryzacyjnym, elektronicznym i elektrycznym, informatycznym oraz w elektronice użytkowej. W związku z tym koncern LANXESS rozszerza swój asortyment przezroczystych dla światła laserowego poliamidów 6, poliamidów 66 i związków politereftalanu butylenu (PBT) przeznaczonych do tej obiecującej technologii.

– Nowe produkty stanowią naszą odpowiedź na rosnące zapotrzebowanie na obudowy do czujników, zespołów sterujących i wyświetlaczy wykorzystywanych między innymi do takich celów jak elektryfikacja układów napędowych i takich zastosowań jak systemy wspomagania kierowcy czy systemy jazdy automatycznej – wyjaśnia Frank Krause, ekspert w dziedzinie technologii spawania w jednostce biznesowej High Performance Materials (HPM) koncernu Lanxess. Wszystkie nowe związki charakteryzują się wysokim stopniem przejrzystości na światło w zakresie bliskim podczerwieni, które zazwyczaj wykorzystuje się w procesie spawania laserowego.

Automatyzacja, niskie obciążenia, elastyczność i brak strużyn

W procesie spawania wiązka lasera przechodzi przez warstwę przezroczystego materiału i jest absorbowana przez materiał znajdujący się pod spodem, drugi materiał, często zabarwiony na czarno. Powoduje to generowanie ciepła, które sprawia, że powierzchnia drugiego materiału zaczyna się topić. W związku z przewodzeniem ciepła powierzchnia pierwszego materiału również się topi. Następuje połączenie materiałów w formie spoiny. Ten proces ma kilka zalet. Można go łatwo zautomatyzować w porównaniu do zgrzewania wibracyjnego, ultradźwiękowego czy zgrzewania podczerwienią, gdyż powoduje mniejsze naprężenia termiczne i mechaniczne. Pozwala też na połączenie powierzchni trójwymiarowych oraz materiałów twardych i miękkich. Cykl produkcyjny trwa zazwyczaj znacznie krócej niż 30 sekund, ale zależy to od rozmiaru części, a promieniowanie spawalnicze – jeżeli w ogóle występuje - jest bardzo niskie. Oprócz tego na spoinach nie ma strużyn. Dzięki temu, na przykład, spawane pojemniki na ciecze nie muszą być płukane w celu czyszczenia po produkcji.

Proste przetwarzanie i właściwości opóźniające zapalenie

Jednym z godnych uwagi produktów wśród nowych materiałów koncernu Lanxess jest bezhalogenowy, opóźniający zapalenie Durethan AKV30FN04LT. Przy grubości ścianek do 1,5 mm przepuszczalność światła tego poliamidu 66 jest relatywnie wysoka w zakresie długości fal typowym dla procesu spawania laserowego. – Wzrost temperatury na granicy warstw jest dość szybki, a dzięki temu materiały szybko się topią, co umożliwia opłacalność produkcji – mówi Frank Krause. Nowy materiał charakteryzuje się bardzo wysoką odpornością na prądy pełzające, a w badaniach palności przeprowadzonych zgodnie ze standardem UL 94 amerykańskiego instytutu badawczego Underwriter Laboratories Inc. osiąga najlepszy wynik w postaci klasy V-0 (dla próbki o grubości 0,4 mm). Dodatki opóźniające zapalenie zostały zoptymalizowane pod kątem stabilności termicznej. W związku z tym formowanie wtryskowe pociąga za sobą znacznie mniejsze ryzyko powstawania osadów na powierzchni formy. Durethan AKV30FN04LT posiada system stabilizacji termicznej, który nie zawiera metali ani halogenków. Dzięki temu charakteryzuje się wysoką odpornością na korozję kontaktową przy kontakcie z częściami przewodzącymi prąd. Jest to istotne, na przykład, w przypadku elementów wysokonapięciowych zestawów akumulatorowych lub wyłączników bezpieczeństwa.

Wysoka wytrzymałość i niska kurczliwość

Trzy inne nowe polimery również zostały zoptymalizowane pod kątem niskiej podatności na korozję elektrochemiczną. Durethan AKV25H3.0LT szczególnie dobrze nadaje się jako materiał na części poddawane krótkotrwałym, ale wysokim obciążeniom termicznym. Poliamid 66 został wzmocniony włóknami szklanymi, a jego stabilność termiczna została zwiększona stabilizatorem termicznym niezawierającym metali ani halogenków. Z kolei Durethan B31SKH3.0LT jest niewzmacnianym gatunkiem poliamidu 6 przeznaczonym do produkcji części, które muszą charakteryzować się wysoką wytrzymałością. Natomiast Durethan BG30XH3.0LT idealnie nadaje się do produkcji części, od których wymaga się wyjątkowo niskiej podatności na odkształcenia i kurczenie, takich jak filigranowe obudowy do urządzeń elektronicznych lub listwy zaciskowe. Poliamid 6 jest wzmocniony mieszanką włókien szklanych i szklanymi mikrokulkami.

Wysoka przejrzystość dla światła laserowego nawet przy grubszych ścianach

Innowacje produktowe w zakresie poliestrów obejmują materiały Pocan C1202LT i C3230LT. Oba z nich stanowią mieszankę politereftalanu butylenu (PBT) i poliwęglanu (PC). Odpowiedni dodatek bezpostaciowego poliwęglanu zapewnia doskonałe właściwości, jeżeli chodzi o przejrzystość dla światła laserowego, nawet przy grubszych ścianach. Mocnymi stronami niewzmocnionego materiału Pocan C1202LT są jego wysoka wytrzymałość i niska podatność na odkształcenia. Ten produkt jest już wykorzystywany w produkcji systemów klamek do klap bagażników wyposażonych w elektronikę zabezpieczoną przed dostępem wilgoci. Pocan C3230LT zawiera 30% włókien szklanych w masie i jest przeznaczony do zastosowań, które wymagają wysokiej sztywności i wytrzymałości, czyli na przykład do obudów urządzeń elektronicznych. Pomimo wzmocnienia włóknami szklanymi Pocan C3230LT charakteryzuje się niską podatnością na odkształcenia i zapewnia wysokiej jakości powierzchnie.

Ponadto na zaawansowanym etapie rozwoju są nowe gatunki PBT przezroczyste dla światła laserowego charakteryzujące się bardzo dobrą stabilnością w warunkach hydrolizy. - Te materiały stanowią wyzwanie, ponieważ dodatki zwiększające stabilność w warunkach hydrolizy zazwyczaj zmniejszają przezroczystość materiału dla światła laserowego - wyjaśnia Frank Krause. Możliwe zastosowania nowych produktów obejmują obudowy o skomplikowanej geometrii przeznaczone do czujników i układów sterujących w komorach silnika, które są narażone na działanie ciepła wilgotnego.

Źródło: Lanxess


Lanxess jest jedną z największych chemicznych firm w Europie. Zajmuje się m.in wytwarzaniem syntetycznej
 

Lanxess jest jedną z największych chemicznych firm w Europie. Zajmuje się m.in wytwarzaniem syntetycznej gumy.

Polska, 02-017 Warszawa, Aleje Jerozolimskie 123 A