Mehr Leistung, mehr Wärme: Das Potential thermisch leitfähiger TPE

Die Elektrifizierung verändert nahezu alle Märkte: Elektromobilität, Power Tools, Haushaltsgeräte oder Industrieanlagen. Es werden immer mehr Funktionen elektrifiziert, elektronische Komponenten werden leistungsfähiger und gleichzeitig kompakter. Damit steigt auch die Wärme, die auf immer kleinerem Raum entsteht. Ein effizientes Wärmemanagement wird deshalb zunehmend zu einem entscheidenden Faktor bei der Entwicklung moderner Bauteile.

Hier können wärmeleitfähige Kunststoffe ihre besonderen Eigenschaften ausspielen. Denn sie ermöglichen es, Wärme gezielt abzuleiten und gleichzeitig die Vorteile polymerer Werkstoffe hinsichtlich Verarbeitung, Designfreiheit und Funktionsintegration zu nutzen. Insbesondere elektrisch isolierende, aber thermisch leitfähige Kunststoffe eröffnen interessante Möglichkeiten für Anwendungen, in denen Wärme kontrolliert abgeführt werden muss, ohne die elektrische Sicherheit zu beeinträchtigen.
 

Die Anforderungen an elektronische Geräte steigen. Das zeigt sich in immer leistungsfähigeren Smartphones, kompakteren LED-Systemen und stärkeren Power Tools, die gleichzeitig schneller laden. Vergleichbare Entwicklungen sehe ich in Anfragen zu industriellen Anwendungen. 

Entstandene Wärme muss zuverlässig aus dem Bauteil, beziehungsweise aus der temperaturempfindlichen Komponente weggeführt werden. Unzureichendes Wärmemanagement kann die Leistungsfähigkeit elektronischer Systeme begrenzen und sich auf deren Lebensdauer und Zuverlässigkeit auswirken. Die Auswahl geeigneter Materialien wird damit bereits in einer frühen Phase der Bauteilentwicklung relevant.

Eine besonders interessante Eigenschaft entsprechender Kunststofflösungen ist die Kombination aus thermischer Leitfähigkeit und elektrischer Isolation. Anders als elektrisch leitfähige Materialien können sie Wärme transportieren und gleichzeitig dazu beitragen, elektrisch sensible Bereiche voneinander zu isolieren.

Das eröffnet Einsatzmöglichkeiten beispielsweise bei Batterien, Ladesystemen, LEDs, Steckverbindern oder Antriebseinheiten. Gerade mit Blick auf Elektromobilität und Energietechnik nimmt die Bedeutung solcher Materialkombinationen weiter zu.

Wärmeleitfähigkeit allein ist in nahezu allen Anwendungen nur ein Teil des Anforderungskataloges. Kunststoffe, wie auch Thermoplastische Elastomere, bieten ein hohes Maß an Gestaltungsmöglichkeiten. Im Spritzgussverfahren lassen sich komplexe Geometrien wirtschaftlich in hohen Stückzahlen realisieren. Mit einem durchdachten Design werden verschiedene Funktionen in einem Bauteil zusammengeführt.  

Besonders interessant wird es bei Mehrkomponentenlösungen. Durch die Kombination unterschiedlicher Werkstoffe im Haftverbund können beispielsweise harte und weiche Bereiche, thermische Leitfähigkeit, Dichtungsfunktionen oder definierte Oberflächeneigenschaften in einem Bauteil umgesetzt werden. 
 
Ein weiterer positiver Aspekt von wärmeleitfähigen Kunststoffen ist ihre oftmals hohe Beständigkeit gegenüber korrosiven Einflüssen. Während die Korrosionsbeständigkeit sowohl bei Kunststoffen als auch bei Metallen stark vom jeweiligen Werkstoff und Einsatzmedium abhängt, können Kunststoffe aufgrund ihrer chemischen Struktur in vielen Anwendungen Vorteile bieten. 

Mit zunehmender Elektrifizierung wird thermisches Management nicht mehr nur für klassische Elektronikkomponenten relevant sein. Materialentwickler, Bauteilkonstrukteure und Verarbeiter müssen immer häufiger gemeinsam betrachten, wie Wärme innerhalb komplexer Systeme entsteht, übertragen und abgeführt werden kann.
Genau diesem Zusammenspiel widmen wir uns auch in unserem geplanten Webinar gemeinsam mit der LEHVOSS Group.

Im Mittelpunkt stehen thermisch leitfähige Thermoplastische Elastomere, Polyamid- und Polypropylen-Materialien, ihre Eigenschaften und mögliche Einsatzgebiete. Ein besonderer Fokus liegt auf dem Mehrkomponentenspritzguss und der Frage, wie sich Wärmeableitung, zuverlässige Materialhaftung und konstruktive Gestaltungsfreiheit miteinander verbinden lassen. 
 

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Welche Rolle spielt Wärmemanagement bereits bei Ihren Anwendungen? Wo sehen Sie aktuell die größten Herausforderungen bei der Auswahl und Verarbeitung wärmeleitfähiger Kunststoffe?