Die Elektromobilität bleibt weiterhin ein spannendes Thema und der technische Fortschritt zur Absicherung wirtschaftlichen Rahmenbedingungen schreitet auch hier gut voran. Für die kommenden Jahre ist zu erwarten, dass der Markt für Elektromobilität weiterhin wachsen kann. Wachstum kann nur dann erzielt werden, wenn effiziente und wirtschaftliche Fertigungstechnologien eingesetzt werden.
Die Elektroisolation stromführender Elemente in einem elektrisch betriebenen Fahrzeug ist in diesem Bereich zwingend erforderlich. Die Nennspannungen betragen idR. 300V bis 900V weshalb die Isolation auch einen sicherheitsrelevanten Bereich darstellt.
InnoCoat GmbH – der Spezialist für Elektronikschutz aus Nürnberg – bietet für diese Anwendung ein Beschichtungsverfahren, um Stromschienen gleichmäßig und flächendeckend zu beschichten als wirtschaftliche und effiziente Alternative zur Thermoplast-Umspritzung. Da diese Technologie keine teuren Spritzgusswerkzeuge benötigt sind die Initialisierungskosten sehr gering. Deshalb ist die wirtschaftliche Effizienz bei dem Isolationsverfahren für kleine bis mittlere Stückzahlen besonders interessant.
Durch die eingesetzte Verfahrenstechnik werden die Flächen der Komponenten auch an den scharfkantigen Problemstellen, die durch die Bearbeitung des Teils (Lasern/Stanzen) zwangsläufig entstehen, optimal beschichtet. Auf dem metallischen Substrat entsteht eine nahezu homogene Schicht, nahezu unabhängig von der Geometrie. Zu Erhöhung der Betriebssicherheit der Isolation wird im Hause InnoCoat eine Additivbeschichtung eingesetzt. Dadurch werden Spannungsüberschläge auch unter klimatisch widrigen Bedingungen vermieden.
Besondere Eigenschaft der Elektroisolierbeschichtung sind die kompakten Abmessungen der Isolierung. Schichtdicken von 150 bis 250um erlauben den Anwendern die Abstände zwischen den Schienen auf ein Minimum zu reduzieren. Dadurch können Geräte sehr kompakt aufgebaut werden.
Hochspannungsisolation – Projektinitialisierung.
Durch die technische Erfahrung im Isolierbereich kann InnoCoat die Anwender bereits in der Entwicklungsphase beraten, um die fertigungstechnischen Voraussetzungen zu erfüllen. Fehler in diesem Entwicklungsstadium können sich in der Serie wirtschaftlich besonders negativ auswirken. Deshalb ist eine partnerschaftliche Zusammenarbeit mit allen Projektbeteiligten eine wichtige Voraussetzung, da die zu beschichtenden Stromschienen bereits im Anlieferzustand bestimmte Voraussetzungen erfüllen müssen.
Folgende Punke sind zu beachten:
- Sauberkeitsanforderungen
Wie bei alle Beschichtungsverfahren muss die Oberfläche der Stromschiene sorgfältig vorbereitet werden, um eine gute Haftung der Isolierbeschichtung zu gewährleisten. Dies umfasst das Entfernen von Schmutz, Fett, Öl, Einbrennrückstände beim Lasern oder anderen Verunreinigungen, die die Zuverlässigkeit der Beschichtung vermindert.
- Galvanische Oberflächenbehandlung
Eine zusätzliche Oberflächenbehandlung, wie zum Beispiel eine Verzinnung oder eine Nickelbeschichtung müssen im Hinblick auf die Isolierbeschichtung getestet werden. Bereits metallbeschichtete Schienen können aufgrund nicht sauber ausgeführter Vorprozesse Auffälligkeiten in Form von Lunkern oder Haftungsversagen zeigen.
- Geometrieanforderung an den Kanten
Alle Kanten, auch Schweißpunkte oder andere Verbindungsstellen müssen gratfrei sein. Zunehmender Radius der Schnittkante erhöht die Isolationsfähigkeit. Aus diesem Grunde ist ein Glattschleifen oder das Ausrunden der Kanten eine zwingende Voraussetzung für die zuverlässige Elektroisolation.
- Freistellung von Kontaktanschlüssen
Das im Hause InnoCoat entwickelte Maskierverfahren für technisch notwendige Freistellungsbereiche ermöglicht eine exakt materialfreie Kontaktfläche nach technischer Vorgabe. Da der Maskieraufwand, je nach Geometrieanforderung, einer der aufwendigsten Teilprozesse sein kann, ist es von größter Wichtigkeit dessen geometrische Ausgestaltung in der Projektinitialisierungsphase zu optimieren.In der Serie kommen wiederverwendbare und temperaturbeständige Maskiermaterialien zum Einsatz, die sowohl die wirtschaftliche als auch die ökologische Aspekte berücksichtigen. Für anspruchsvolle Geometrien erstellt Fa. InnoCoat mit dem hausinternen Vorrichtungsbau individuelle Maskierschablonen, die durch einen Reinigungsprozess mehrfach verwendbar sind.
- Erdungsanschluss für die elektrostatische Aufladung
Für den benötigten Erdungsanschluss und das Führen der Bauteile in der Beschichtungsanlage und im Härteofen muss in der Entwicklungsphase Maßnahmen besprochen und festgelegt werden.
- Verpackungskonzept
Für den Versand der Rohschienen und der beschichteten Schienen ist eine sichere Transportverpackung notwendig. Mechanische Belastungen der bereits isolierten Schienen können die Isolation beschädigen.
- Die Elektroisolierstoffe
Die bei InnoCoat eingesetzten Beschichtungsmaterialien erfüllen die Automobilstandards, und werden gezielt in Batteriesystemen und Elektromotoren eingesetzt. Sie erweisen sich durch hohe Beständigkeit gegen chemische und thermische Einflüsse als ideale Beschichtungsstoffe, die zusätzlich geforderte Isolationseigenschaften erfüllen. Einige wichtige Materialeigenschaften sind Durchschlagsspannung, Thermische Klasse, CTI, Brandschutz (UL-Zulassung), Härte, RAL-Farbe.
- Hochspannungstest
Die Beschichtung kann durch einen Hochspannungstest (3-5kV) auf Durchschlagsfestigkeit auf die Durchschlagsfestigkeit geprüft werden. Hierzu kann entweder eine partielle Messung oder eine Vorrichtungsunterstützte Ganzflächenmessung herangezogen werden, je nach der zu erwartenden Stückzahl.
Der Service von Innocoat umfasst den kompletten Prozess:
- Beratung für die fertigungsgerechte Konstruktion
- Maschinelle Reinigung
- Entfernen von Graten und Spitzen
- Kontaktfreistellung nach Zeichnungsvorgabe
- Additivbeschichtung
- Hochspannungstest
- Entwicklung Verpackungskonzepte und Pendelverpackung
Die Applikation ist von der Geometrie der Stromschiene nahezu unabhängig. So bietet das elektrostatische Applikationsverfahren eine Alternative auch zu Schrumpfschläuchen, zur Isolation mittels Klebebänder, oder zur Umspritzung.
Insgesamt bietet die InnoCoat GmbH maßgeschneiderte Lösungen für die Elektroisolierbeschichtung von Stromschienen und Busbar-Systemen, die die Anforderungen an Elektrofahrzeuge erfüllen und gleichzeitig wirtschaftlich und umweltfreundlich sind.
Als Technologieunternehmen auf dem Beschichtungssektor bietet InnoCoat auch Prozesse zur Schutzisolierung von Flachbaugruppen, wie Conformal Coating, Hydrophobierung, Verguss und BGA-Underfilling an.