Mit dem hydrolysebeständigen PBT Ultradur HR (HR = hydrolysis resistant) der BASF und dem Know-how des Rohstoffherstellers im Ultraschallschweißen ist es der Rosenberger Spritzguss und Formenbau GmbH & Co.KG, Besigheim, […]
Der Sensorträger aus hydrolysebeständigem PBT ist ein Beispiel für die Funktionsintegration von Gehäuse und Elektronik. (Foto: BASF)
Mit dem hydrolysebeständigen PBT Ultradur HR (HR = hydrolysis resistant) der BASF und dem Know-how des Rohstoffherstellers im Ultraschallschweißen ist es der Rosenberger Spritzguss und Formenbau GmbH & Co.KG, Besigheim, jetzt gelungen, einen neuartigen Träger für Hallsensoren zu entwickeln.
Dieser vereint Gehäuse und Leiterplatine in einem Bauteil und wird in einem einzigen, vollautomatisierten Produktionsschritt spritzgegossen. Eine in das Gehäuse eingeschweißte PET-Membran sorgt für den nötigen Druckausgleich bei Klimaschwankungen. In Kombination mit dem verwendeten PBT, das beständig gegenüber Luftfeuchtigkeit ist, wird so die Lebensdauer des Bauteils verlängert. Der Träger bildet den Abschluss des Steuergetriebes, der eingeschweißte Hallsensor misst die Ventilstellung in der Abgasrückführung. Das Bauteil wird als Deckel auf Abgasrückführungsmodule montiert, die serienmäßig in zahlreichen Automobilen in Europa verbaut sind.
Materialien für Abgasrückführungsmodule (AGR) müssen hohen thermischen, mechanischen und chemischen Belastungen widerstehen und deshalb hochwarmfest und korrosionsbeständig sein. Das verwendete Ultradur B 4330 G6 HR zeichnet sich durch hohe Beständigkeit gegen Hydrolyse in feucht-heißen Umgebungen aus und verlängert so die Lebensdauer und Dichtigkeit des Bauteils um ein Vielfaches – auch im Temperaturbereich von – 40 bis 140 °C, der durch eine immer kompaktere Bauweise in AGR und Motorraum von Automobilherstellern gefordert wird. Das verwendete PBT besitzt außerdem eine hohe Widerstandsfähigkeit gegenüber spannungsriss-auslösenden alkalischen Medien und lässt sich problemlos verarbeiten.
Besonders aufgrund des einstufigen Spritzgießprozesses und der besonderen Bauweise ist der 10 x 8 cm große Sensordeckel sehr dicht: Die Leiterplatine wird in die Spritzgießform für das Gehäuse eingelegt und so fixiert, dass sie ohne externe Niederhalter umspritzt werden kann. Dadurch werden Bindenähte vermieden, die bei Temperatur- und Luftdruckschwankungen undicht werden könnten. Da diese Klimaschwankungen aber nicht zu vermeiden sind und im Gehäuse Pumpeffekte auslösen, ist in den Sensordeckel eine dünne PET-Membran eingeschweißt: Die im Durchmesser rund 1,3 cm große Membran wird mittels Ultraschallschweißens auf dem PBT-Gehäuse befestigt. Sie ist luftdurchlässig, aber wasserdicht und sorgt so für den nötigen Druckausgleich.
„Ultraschallschweißen mit dieser Materialkombination ist Präzisionsarbeit: Die BASF hat uns mit hervorragender Expertise dabei unterstützt, den komplexen Schweißvorgang genau einzustellen und einen stabilen Prozess für die Serienfertigung aufzusetzen“, sagt Axel Gutzmer, Betriebsleiter bei Rosenberger. „Zusammen mit dem maßgeschneiderten Kunststoff für das Gehäuse ist es uns so in einer kurzen Entwicklungszeit von nur zwölf Monaten gelungen, den Sensordeckel und die Vorgaben des Automobilherstellers an Dichtigkeit und Prozesssicherheit erfolgreich umzusetzen.“ Die Kombination von Gehäuse, Steckverbinder und Leiterbahnen war bisher nur in einem mehrstufigen, aufwändigen Spritzgießprozess möglich: Hierbei werden die Leiterbahnen zuerst separat mit Kunststoff umspritzt und dann in ein weiteres Werkzeug eingelegt, mit dem das gesamte Gehäusebauteil gefertigt wird. Damit die Leiterbahnen bei diesem Spritzgießvorgang nicht verrutschen, sind sie in der Regel mit externen Niederhaltern befestigt.
BASF bietet mehrere HR-modifizierte Ultradur-Typen an, mit 15 oder 30 % Glasfaserverstärkung, schlagzähmodifiziert, laserbeschriftbar oder flammgeschützt. Typische Anwendungen sind vor allem in der Automobilelektronik zu finden, z.B. Gehäuse von Steuergeräten, Steckverbinder, Sensoren.
