04.11.2020 Hochabrasive Fluide wirtschaftlicher dosieren

Die immer kleinere und kompaktere Bauweise von Elektronikkomponenten mit stetig steigender Energie- und Leistungsdichte erfordert ein präzises Temperaturmanagement, um deren sicheren Betrieb über die komplette Produktlebensdauer zu gewährleisten. Die thermische Anbindung der Elektronikbaugruppen oder auch Batteriemodule an den Kühlkörper ist entscheidend, um die generierte Wärme über die Wärmesenke abzuführen und somit eine Überhitzung zu verhindern. Hierzu werden Wärmeleitpasten und -klebstoffe mit immer höheren Wärmeleitfähigkeiten eingesetzt, um den Luftspalt zu eliminieren.

Bis dato wiesen die üblichen Wärmeleitpasten lediglich Wärmeleitfähigkeiten von 0,8 bis 2,0 W/mK auf. Durch höhere Anteile der thermisch leitfähigen Feststoffpartikel und durch die spezielle Auswahl der Partikelgrößenverteilungen sowie verschiedener Füllstofftypen werden mittlerweile Werte von bis zu 7 bis 8 W/mK erreicht. Diese meist keramischen Füllstoffe, wie z.B. Aluminiumoxid oder Aluminiumnitrid, haben eine sehr hohe Wärmeleitfähigkeit bei gleichzeitiger elektrischer Isolierung. Aufgrund ihrer hohen Härte von üblicherweise Mohs 9-10 ergeben sich jedoch spezielle Herausforderungen an die Dosiertechnik im Hinblick auf Verschleiß und Wartungsintervalle.

Um die Lebensdauer der Dosierkomponenten deutlich zu erhöhen, wurde der bewährte Edelstahlrotor durch den Einsatz von Spezialbeschichtungen auf Basis von Diamond Coating weiterentwickelt. Die zusätzliche Rotorversion aus einer technischen Vollkeramik eröffnet der volumetrischen Dosierung von Wärmeleitpasten neue Perspektiven: In zahlreichen internen Langzeittests sowie Feldtests in bestehenden Kundenanlagen konnte eine deutliche Optimierung nachgewiesen werden. Die Spezialbeschichtung kann die Lebensdauer der Kernkomponenten verdoppeln bis verdreifachen. Vor allem erreicht der keramische Rotor nach aktuellen Erfahrungen in etwa eine 3- bis 6-fache Lebensdauer der Kernkomponenten – je nach Material und Prozess. Die verschiedenen Langzeittests mit Laufzeiten von mehreren Monaten bis hin zu über einem Jahr und mit dosierten Materialmengen von mehreren hundert bis tausend Litern zeigen bis zum jetzigen Zeitpunkt kaum Verschleißerscheinungen am Keramik-Rotor. Eine stabile und prozesssichere Dosierung ist nach wie vor möglich, wodurch eine weitaus höhere Einsatzdauer denkbar ist. Dadurch können die Costs-in-Use deutlich reduziert werden.

Aufgrund der drei- bis vierfachen Oberflächenhärte, verglichen mit der bisherigen hartverchromten Edelstahl-Version des Rotors, konnte in den Langzeittests mit State‑of‑the‑Art Gap-Fillern bis dato keine messbare Abnutzung oder Beschädigung der Oberfläche des Keramik-Rotors festgestellt werden. Das Gegenstück zum Rotor im Dispenser ist der Stator, der aus speziellen Elastomeren gefertigt wird. Auch bei den Statoren wird durch die unveränderte Oberfläche des Rotors eine vielfache Lebensdauer erreicht. Keramik-Rotoren für Schussgrößen ab 50 µl wiesen nach mehr als 100 l dosiertem Gap-Filler noch keine Anzeichen von Fehlverhalten oder Verschleiß auf. Dies entspricht mehr als 2.000.000 Einzeldosierungen. Identische Ergebnisse zeigten sich für größere Dispenser mit Schussgrößen ab 1,7 ml. Nach mehr als 4.000 l dosierter Materialmenge sind keinerlei Verschleißerscheinungen am Rotor messbar und eine präzise und stabile Dosierung ist immer noch möglich. Erreicht wurden diese Ergebnisse sogar bei Einsatz nur eines Stators. Der Einsatz der Keramik-Rotoren resultiert somit für die Kunden in zahlreichen Vorteilen:

• Höchste Prozesssicherheit durch unveränderte Dosierpräzision des volumetrischen Dosiersystems
• Minimierung der Rüst- und Stillstandszeiten
• Kostenreduzierung durch minimalen Ersatzteilbedarf 
• Einfach integrierbar in bestehende Anlagen