Plasmareinigung von Fahrzeugen Durch die Erhöhung der Substratoberflächenenergie von unter 35 mN/m auf über 72 mN/m werden die molekularen Benetzungsbedingungen geschaffen, die flüssigkeitsaufgetragene Dichtungen benötigen, um den Schutz IP67 und IP68 über die gesamte Lebensdauer des Fahrzeugs aufrechtzuerhalten.
Was verursacht das Versagen von Dichtungen in EV-Akkupacks?
Eine Hochvolt-Traktionsbatterie ist vollständig auf die Dichtheit ihres Gehäuses angewiesen. Während der gesamten Nutzungsdauer eines Fahrzeugs ist die umlaufende Verbindung mechanischen Belastungen wie Verdrehungen, Steinschlag, thermischer Ausdehnung und ständiger Einwirkung von Straßenschmutz und Reinigungsmitteln ausgesetzt.
Eine mikroskopisch kleine Beschädigung an irgendeiner Stelle dieser Verbindung genügt, um Feuchtigkeit eindringen zu lassen, und Feuchtigkeit in einem Hochspannungsgehäuse bedeutet Kurzschlussgefahr, thermisches Durchgehen oder beschleunigte Korrosion.
Die im praktischen Einsatz auftretenden Ausfälle lassen sich in der Regel auf vier Hauptursachen zurückführen:
- Mikroskopisch kleine Ölspalten: Restliche Stanzöle verhindern ein gleichmäßiges Verteilen der Dichtstoffe und hinterlassen winzige, unsichtbare Spuren, durch die Wasser leicht eindringen kann.
- Unterschiedliche Wärmeausdehnung: Die Kombination von Aluminiumschalen mit Stahlabdeckungen erzeugt starke Reibung, da sich die Materialien bei Temperaturschwankungen unterschiedlich schnell ausdehnen und zusammenziehen.
- Verschiebung physikalischer Dichtungen: Mechanische Dichtungen verziehen sich mit der Zeit und setzen sich ab, wodurch Schwachstellen entstehen, die bei Hochdruck-Fahrzeugwäschen zu Undichtigkeiten führen.
Was genau erfordern die Schutzarten IP67 und IP68?
Die Schutzart IP67 erfordert, dass das Gehäuse 30 Minuten lang vollständiges Eintauchen in eine Tiefe von einem Meter aushält. Die Schutzart IP68 geht noch weiter und verlangt ein dauerhaftes Eintauchen in vom Hersteller vorgegebene Tiefen, was bei schweren Nutzfahrzeugen und Offroad-Plattformen eine deutlich höhere Belastung aller Verbindungen bedeutet.
Die Einhaltung beider Normen erfordert eine gleichmäßige Oberflächenvorbereitung über jeden Millimeter der Verbindungsstelle, bevor mit dem Versiegeln des EV-Akkupacks begonnen wird. Schwankungen der Oberflächenenergie und lokale Verunreinigungen stellen Ausfallrisiken dar, die sich erst in der Testphase, nicht aber vorher, zeigen.
Standardmäßige Oberflächenspannungen von Aluminium und Polymeren liegen typischerweise unter 35 mN/m. Dieser Wert ist so niedrig, dass flüssige Dichtstoffe nicht vollständig eindringen können. Weitere Informationen finden Sie in unserem Leitfaden. Plasmabehandlung für die Herstellung von EV-Batterien Um zu sehen, wie sich Verbesserungen der Oberflächenenergie auf den gesamten Montageprozess der Batterie auswirken, wird untersucht, wie eine Oberflächenenergie von über 72 mN/m eine vollständige molekulare Benetzung bewirkt und ermöglicht es dem Dichtmittel, sich direkt mit dem Gehäusematerial zu vernetzen, anstatt auf Verunreinigungen aufzusetzen.
Wie bereitet Plasma Oberflächen für die FIPG- und CIPG-Anwendung vor?
In Produktionslinien mit hohem Durchsatz werden Form-in-Place- oder Cure-in-Place-Dichtungen anstelle vorgeformter Gummistreifen verwendet. Diese flüssigen Polyurethane und Silikone passen sich beim Auftragen der Kontur der Dichtungsschiene an, wodurch sie zwar effektiv, aber auch empfindlich gegenüber der Beschaffenheit der Oberfläche sind, auf die sie aufgetragen werden.
Die Plasmareinigung des Batteriegehäuses unmittelbar vor dem Auftragen des Dichtmittels verändert die strukturelle Oberflächenchemie gleichzeitig auf dreifache Weise.
Schadstoffe werden verdampft
Der Hochgeschwindigkeits-Plasmastrom zersetzt Stanzschmierstoffe, Korrosionsschutzöle und organische Rückstände in CO₂ und Wasserdampf. Die zurückbleibende Oberfläche ist atomar rein, was für die optimale Vernetzung von FIPG- und CIPG-Formulierungen erforderlich ist.
Die Oberflächenchemie wird für die Bindung neu aufgebaut
Durch das Aufbrechen schwacher Molekülbindungen an der Oberfläche werden hochpolare sauerstoff- und stickstoffhaltige Gruppen in die oberste Molekülschicht eingebracht. Dies erhöht die Oberflächenenergie auf über 72 mN/m und ermöglicht es flüssigen Silikonen und Polyurethanen, kovalente Vernetzungen mit dem Gehäuse einzugehen, anstatt sich auf Verunreinigungen abzulagern.
Die Verriegelungsfläche wird maximiert
Durch physikalisch-chemische Modifizierung auf mikroskopischer Ebene wird die für die Benetzung verfügbare aktive Oberfläche vergrößert, wodurch eine vollständige Dichtmittelabdeckung über komplexe Gleisgeometrien hinweg gewährleistet wird, einschließlich der engen Ecken und der unterschiedlichen Flanschbreiten, wo Dichtungsausfälle am häufigsten auftreten.
Welche Aktivierungsstrategie eignet sich für welches Batteriegehäusematerial?
Die Gehäusekonstruktionen kombinieren Aluminiumlegierungen, glasfaserverstärkte Polyamide und Polypropylen in derselben Baugruppe, wobei jedes Material eine unterschiedliche Haftungsbeständigkeit aufweist.
Aluminiumlegierung
Aluminiumgehäuse sind zwar strukturell stabil, ihre Oberflächen bilden jedoch schnell eine instabile, natürliche Oxidschicht und nehmen beim Stanzprozess industrielle Ziehöle auf. Durch Plasmaaktivierung werden restliche Kohlenwasserstoffe entfernt und die Oxidmatrix modifiziert, wodurch eine stabile, aufnahmefähige Grundlage für FIPG-Formulierungen entsteht.
Glasfaserverstärktes Polyamid
Glasfaserverstärkte Polyamide bieten eine hohe strukturelle Integrität und Hitzebeständigkeit, jedoch erschweren ihre dichten, teilkristallinen Oberflächen von Natur aus die Haftung. Durch gezielte Plasmabehandlung werden die Kohlenstoffketten an der Oberfläche des Verbundwerkstoffs aufgebrochen und polare funktionelle Gruppen aufgepfropft, die eine direkte Bindung von flüssigen Silikonen an die Polymermatrix ermöglichen.
Polypropylen
Polypropylen weist standardmäßig eine Oberflächenspannung von deutlich unter 30 mN/m auf, weshalb herkömmliche Dichtstoffe ohne Primer nicht haften. Atmosphärisches Plasma verändert die Oberflächenchemie und erhöht die Oberflächenenergie auf über 72 mN/m, ohne die darunterliegende Kunststoffstruktur zu verändern. Dadurch entfällt die Notwendigkeit eines Primers vollständig. Weitere Informationen finden Sie in unseren Ressourcen zu diesem Thema. Plasmabehandlung für Lithium-Akkus für materialspezifische Prozessparameter für jedes Substrat.
Welcher Ansatz für die Inline-Integration ist für Tier-1-Linien der richtige?
Produktionslinien der Stufe 1 können sich keine Offline-Vorbereitungsschritte leisten, die den Produktionsfluss unterbrechen. Die Oberflächenaktivierung hat ein begrenztes Zeitfenster für maximale Wirksamkeit, weshalb das Plasmasystem unmittelbar vor dem Auftragen des Dichtmittels in Betrieb genommen werden muss.
Das Online-Plasma-Oberflächenbehandlungssystem PL-B3150 von KeyLink ist genau auf diese Anforderung zugeschnitten. Es bietet:
Synchronisiert mit der Ausgabestation
Das System integriert sich direkt in bestehende Roboter-Dosierstationen und aktiviert den Siegelpfad unmittelbar bevor der Siegelkopf folgt, ohne dass zwischen Behandlung und Dosierung eine zusätzliche Handhabung erforderlich ist.
Mehrbrennersteuerung für komplexe Flansche
Die Plattform steuert mehrere unabhängige Plasmadüsen gleichzeitig an und behandelt breite Strukturflansche sowie komplexe 3D-Dichtungsbahnen in einem einzigen Arbeitsgang, ohne die Produktionslinie zu verlangsamen.
Automatisierte Qualitätsprotokollierung
Die integrierte SPS-Steuerung überwacht kontinuierlich Gasdruck, Lichtbogenspannung und Bewegungsgeschwindigkeit und meldet Prozessabweichungen automatisch. Jedes Gehäuse, das die Produktionslinie verlässt, verfügt über einen vollständigen Behandlungsnachweis.
Entwickelt für globale Fabrikhallen
Das PL-B3150 ist nach ISO 9001, CE und ETL zertifiziert und erfüllt somit die Anforderungen Nordamerikas und Europas. Kundenspezifische Dichtungen für EV-Akkus mit Gehäusen aus Aluminium, Polyamid und Polypropylen gehören zum Standardumfang dieses Systems.
Hohe Produktionskapazität: Mit einer Förderbandbreite von 440 mm und Transportgeschwindigkeiten von bis zu 30 m/min wird eine effiziente, kontinuierliche Verarbeitung für die Großserienfertigung gewährleistet.
Weitere DetailsWas unterscheidet ein erfolgreiches IP68-Ergebnis beim ersten Versuch von einem Fehlschlag?
Die Oberflächenvorbereitung ist entscheidend für den Erfolg oder Misserfolg der IP-Zertifizierung, nicht die Testphase. Mit zunehmender Größe der Akkupacks und steigenden Spannungsanforderungen werden die Dichtungsbahnen länger, die Materialkombinationen vielfältiger und die Toleranz gegenüber Verunreinigungen immer geringer.
Hersteller, die dies als Problem der Oberflächenchemie und nicht als Problem der Dichtungsauswahl betrachten, erzielen mit ihren Gehäusen die höchste Qualifizierungsquote. Die PL-B3150 bietet Tier-1-Zulieferern die Prozesskontrolle und Inline-Integration, um diese Konsistenz auch bei Serienproduktion zu gewährleisten.
Kontaktieren Sie Keylink um zu besprechen, wie sich der PL-B3150 in Ihre Produktionslinie für Gehäuseabdichtungen einfügt, und um eine technische Beratung anzufordern.
