Funktionale, elektrisch und thermisch leitende Klebstoffe im Automobilbau

Anwendungen elektrisch und thermisch leitender Klebstoffe im Automobilbau (Bild: Polytec PT GmbH)

31.10.2017 Funktionale, elektrisch und thermisch leitende Klebstoffe im Automobilbau

Aktuelle Anwendungen

von Arno Maurer (Polytec PT GmbH Polymere Technologien), Dr. Dr. Joachim Kalka (Polytec PT GmbH Polymere Technologien)

Funktionale Klebstoffe sind innovative Materialien, die mehr können als nur kleben. Maßgeschneidert für die vorgesehene Anwendung bringen sie weitere Eigenschaften mit, die z.B. den Durchtritt von elektrischem Strom oder Wärme durch die Klebeschicht ermöglichen. Im Automobilbau finden elektrisch leitfähige Klebstoffe weite Verbreitung beim Montieren und Kontaktieren von Halbleitern, Sensoren, Heiz-elementen oder Funktionsbauteilen wie Kameras oder Spiegeln. Thermisch leitende Klebstoffe kommen hingegen in solchen Baugruppen zum Einsatz, die im Betrieb ein effektives Wärmemanagement erfordern, z.B. Leistungssteuerungen, LED, Wärmetauscher, Motoren oder Antriebsbatterien. Insbesondere epoxidbasierte Systeme weisen eine hohe strukturelle, thermische und chemische Beständigkeit auf und bieten damit eine interessante Alternative zu herkömmlichen Verbindungsverfahren wie Schweißen, Löten oder mechanischem Verbinden.

Nach Angaben des Industrieverbands Kleben werden in einem Personenkraftwagen heute etwa 15 bis 18 kg Klebstoffe verbaut [1]. Dazu kommen zusätzlich signifikante Mengen an polymerbasierten Dichtstoffen. Auf die Fahrzeugbranche entfallen aktuell 9% der gesamten jährlichen Klebstoffproduktion. Sowohl Motor- als auch Karosserieteile werden geklebt, ebenso Komponenten im Innenraum, und allgemein bekannt ist auch, dass auch die Scheiben i.d.R. eingeklebt werden. Der Wikipedia-Eintrag zu Automobil-Klebstoffen listet folgerichtig Karosserieklebstoffe, Scheibenklebstoffe und Flächenklebstoffe [2]. In diesen Quellen noch nicht genannt sind funktionale Klebstoffe. Das sind Materialien, die außer ihrer primären Funktion, dem mechanischen Zusammenhalt der Fügepartner, noch eine zweite Aufgabe haben. Sie können z.B. den elektrischen Strom leiten, elektromagnetische Felder abschirmen, Schwingungen dämpfen oder den Lichtdurchtritt verhindern. Ein besonderer Fokus in den zurückliegenden Jahren liegt auf speziellen thermisch leitfähigen Klebstoffen, da diese gleichzeitig kraft- und wärmeschlüssige Verbindungen erlauben [3].

Im Automobilbau sind elektrisch und thermisch leitfähige Klebstoffe nicht mehr wegzudenken, sie werden in unterschiedlichsten Baugruppen zur Montage und leitfähigen Anbindung aktiver Komponenten eingesetzt (Bild 1). Im Folgenden werden einige Grundlagen und Anwendungen dieser speziellen Klebstoffe näher beschrieben.