Lanxess: Radarsensoren mit integriertem Wärmemanagement

27.08.2021

Aufbau eines Radarsensors nach dem neuen Konzept: Der Zusammenbau der einzelnen Komponenten erfolgt mit Hilfe von integrierten Schnapphaken oder durch Heißnieten. (Abb.: Lanxess)

Aufbau eines Radarsensors nach dem neuen Konzept: Der Zusammenbau der einzelnen Komponenten erfolgt mit Hilfe von integrierten Schnapphaken oder durch Heißnieten. (Abb.: Lanxess)

Lanxess, Köln, hat ein neues Konzept für Radarsensoren mit integriertem Wärmemanagement entwickelt. Fahrzeuge überwachen ihr Umfeld zunehmend unter anderem durch Radarstrahlen. Die zugehörigen Radarsensoren sind essentieller Bestandteil etwa von Systemen, die Abstände regeln, Spurwechsel kontrollieren, Kollisionen vermeiden helfen und tote Winkel überwachen.

Die Sensoren müssen staub- und wasserdicht sein und sind daher geschlossene Systeme. Dies führt dazu, dass Wärme nicht effektiv aus dem Inneren abgeführt werden kann, was die Leistungsfähigkeit der Elektronik und Lebensdauer der Sensoren begrenzt. „Wir haben deshalb ein Konzept entwickelt, das eine Wärmeabfuhr mit Hilfe von thermisch leitfähigen Kunststoffen in Kombination mit metallischen Kühlelementen ermöglicht“, erläutert Gregor Jaschkewitz, Anwendungsentwickler im Geschäftsbereich High Performance Materials (HPM) von Lanxess. „Der Zusammenbau der einzelnen Sensorkomponenten erfolgt mit Hilfe von integrierten Schnapphaken oder durch Heißnieten, was wesentlich weniger aufwändig und kostenintensiv ist als ein Verschrauben.“

Geringe Zahl an Bauteilkomponenten

Das neue Konzept sieht für einen Radarsensor folgende Einzelkomponenten vor: eine Frontabdeckung (das sogenannte Radom), einen Radarabsorber, eine Platine unter anderem mit den Antennen und eine Rückabdeckung mit integriertem Kühlelement. Das Radom ist der Fahrzeugumgebung zugewandt und muss aus einem Kunststoff bestehen, der für Radarstrahlen durchlässig ist. Diese Voraussetzung erfüllt PBT sehr gut, denn es weist eine geringe Dielektrizitätskonstante (Dk) und einen niedrigen Verlustfaktor (Df) auf.

Funktionsintegration durch Hybridtechnik

 Das Konzept für Radarsensoren sieht eine Wärmeabfuhr aus heißen Bereichen (hot spots) mit Hilfe von thermisch leitfähigen Kunststoffen in Kombination mit metallischen Kühlelementen vor. (Abb.: Lanxess)


Das Konzept für Radarsensoren sieht eine Wärmeabfuhr aus heißen Bereichen (hot spots) mit Hilfe von thermisch leitfähigen Kunststoffen in Kombination mit metallischen Kühlelementen vor. (Abb.: Lanxess)

Die Rückabdeckung (Back Cover) ist der komplexeste Bestandteil der Baugruppe. Sie wird in Kunststoff-Metall-Verbundtechnik (Hybridtechnik) mit PA 6 und einem metallischen Kühlelement gefertigt. Dadurch lassen sich die großen Gestaltungsfreiheiten, die das Spritzgießen eröffnet, optimal nutzen. So sind zum Beispiel Verstärkungs- und Kühlrippen sowie Aufnahmen für Stecker und für die zugentlastete Fixierung von Kabeln integrierbar. Vor allem aber kann das metallische Kühlelement flächig mit dünnen Kunststoffbereichen überspritzt werden. „Über diese Bereiche wird die Wärme, die an den Elektronikkomponenten der Platine entsteht, effizient aus der gesamten Baugruppe abgeführt. Unterstützt wird dieser Effekt durch den Einsatz von wärmeleitfähig eingestelltem PA 6 aus unserer Produktreihe Durethan BTC als Spritzgießkomponente“, so Jaschkewitz. PA 6 bringt außerdem eine gute Zähigkeit und Duktilität mit. Die Hybridbauweise hat auch den Vorteil, dass das metallische Kühlelement die Elektronik im Inneren des Radarsensors vor elektromagnetischen Strahlen abschirmt, so dass er in seiner Funktion nicht durch Fremdstrahlung gestört wird.

Der gesamte Aufbau lässt sich mit Dichtungen wie O-Ringen oder mit Dichtlippen abdichten, die in Zwei-Komponenten-Technik angespritzt werden.

Maßgeschneiderter Materialmix

Die meisten Konzepte für Radarsensoren aus Kunststoff setzten bislang auf miteinander verschweißbare Thermoplaste für Radom und Rückabdeckung, um eine geschlossene Baugruppe zu erhalten. In der Regel mussten daher zum Fügen beider Bauteile die gleichen Kunststoffe verwendet werden. „Unser Ansatz schränkt dagegen die Freiheiten bei der Materialwahl weniger ein und erleichtert den Einsatz von maßgeschneiderten Compounds“, so Jaschkewitz.

Lanxess sieht in Sensoren für Fahrerassistenzsysteme ein wichtiges künftiges Einsatzgebiet seiner Polyamide Durethan und Polyester Pocan. „Wir wollen von dem großen Wachstumspotential in diesem Anwendungssegment profitieren und mit eigenen Ideen – wie etwa dem Konzept für Radarsensoren – technische Entwicklungen anstoßen“, erläutert Dr. Christopher Höfs, Experte in der globalen Anwendungsentwicklung von HPM. So hat der Geschäftsbereich kürzlich auch ein Konzept für den modularen Aufbau von Ladeanschlüssen für Elektrofahrzeuge vorgestellt.

www.lanxess.com

© Kunststoff-Profi Verlag GmbH & Co. KG, Bad Homburg

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