Auf der Telematik-Welle - Plastics, Polymers & Resins - DuPont

Auf der Telematik-Welle
Führende Hersteller von Elektrikund
Elektroniksystemen und –komponenten
für die Automobilindustrie
schwimmen mit auf der Telematik-
Welle und setzen dabei Hochleistungskunststoffe
von DuPont für
Teile ein, die hohe Anforderungen an
die Zuverlässigkeit und die
Kosteneffizienz erfüllen. Beispiele
dafür sind:
sehr leichte, robuste Sensoren für
ein neues kostengünstiges System
zur Überwachung des Reifendrucks,
die mit Zytel ® HTN Hochleistungspolyamid
und Zytel ® Polyamid 66
von DuPont hergestellt werden,
spritzgegossene FAKRA-Stecker
aus Zytel ® von DuPont als bevorzugte
Steckverbinder bei Kfz-Verkabelungen
für den Satellitenempfang
und viele weitere
Telematik-Systeme,
eine rotierende Antenne für den
mobilen TV-Satellitenempfang mit
einem reibungsarmen Drehlager,
bei dem Delrin ® Polyacetal von
DuPont für die Grundplatte und das
rotierende Zahnrad zum Einsatz
kommt.
Kundenwünsche und neue Vorschriften treiben in
der Automobilindustrie die Entwicklung telematischer
Systeme zur Überwachung des Reifendrucks,
für den satellitengestützten Radio- und TV-Empfang,
Navigationssysteme und mehr voran, wobei
Zytel ® HTN, Zytel ® und Delrin ® zum Einsatz kommen.
Von Steven Mok, DuPont Engineering Polymers, USA
Überwachung des Reifendrucks
Die Messung des Reifendrucks, die
in Schwerlastwagen und anderen
kommerziell eingesetzten Fahrzeugen
bereits weit verbreitet ist, steht
vor einer wachsenden Anwendung
in Pkw. Für eine höhere Reifenlaufleistung
und mehr Sicherheit fordern
Gesetzgeber in den Vereinigten
Staaten die schrittweise Einführung
von Reifendruck-Überwachungssystemen
für Pkw während der
nächsten fünf Jahre. SmarTire
Systems Inc. Kanada, zielt mit einem
kostengünstigen System für die
direkte Reifendrucküberwachung
auf diesen wachsenden Markt, und
setzt dafür einen im Reifen angeordneten,
nur 30 g leichten Sensor
ein. Geringes Gewicht ist ein
entscheidender Vorteil für im Reifen
montierte Objekte, wo Fliehkräfte in
Höhe der 3000fachen Erdbeschleunigung
wirken können. Mit
wachsendem Sensorgewicht
würden auch die Anforderungen an
die Festigkeit steigen, was wiederum
mehr Gewicht bedeuten und mehr
Aufwand für das Auswuchten der
Reifen erfordern würde.
Den robusten FAKRA-Steckern von Osram Sylvania gibt Zytel ® von
DuPont Festigkeit, Zähigkeit und gute dielektrische Eigenschaften.
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„Bei der Werkstoffauswahl für die
Sensorträger suchten wir nach
einem auch bei erhöhten Temperaturen
hochfesten, steifen und
schlagzähen Material, um ein
möglichst geringes Gewicht zu
erreichen", so Kian Bahaie, Senior
Mechanical Engineer bei SmarTire.
„Dabei mussten wir zugleich den
Einsatz verstärkender Glasfasern
minimieren, weil ihr spezifisches
Gewicht doppelt so hoch wie das
von typischen technischen Kunststoffen
ist und dadurch das Teilegewicht
erhöht wird. Darüber hinaus
verursachen Glasfasern Probleme
mit HF-Signalen, die den Reifendruck
zu einem Prozessor im
Fahrzeug übermitteln.
Diverse von SmarTire untersuchte
Kunststoffe hätten Glasfasergehalte
bis zu 35 Gew.-% erfordert, um die
geforderte Festigkeit und Zähigkeit
zu erreichen, dabei aber unakzeptabel
schwere Teile bewirkt, so Bahaie.
Die Lösung fand sich in Form eines
Zytel ® HTN Polyamids. Aufgrund der
hohen Festigkeit und Steifigkeit
dieses Materials bei erhöhten
Temperaturen konnte das SmarTire
Entwicklungsteam seine Ziele für die
am höchsten beanspruchten Teile
des Sensors – Träger und Gehäuse –
mit einem Typ erfüllen, der nur 15
Gew.-% Glasfasern enthält.
Zusammen wiegen
beide Teile weniger
als 15 g.
„Zytel ® HTN bietet eine ausreichend
hohe Festigkeit und Steifigkeit, um
den hohen Gravitationskräften bei
erhöhten Temperaturen zu widerstehen",
so Bahaie. „Typische Einsatztemperaturen
liegen bei 120 °C,
Spitzentemperaturen können aber
auch 170 °C erreichen."
Ein anderer Teil des Sensors, die
Abdeckung für das Gehäuse, muss
geringeren Beanspruchungen
widerstehen, erfordert aber eine
hohe Zähigkeit für die Montage
mittels Schnappverbindung.
SmarTire fand eine leichte und
kostengünstige Lösung in Form
eines schlagzähmodifizierten Zytel ®
Polyamid 66 mit 13 Gew.-%
Glasfasern. „Die Effizienz beim
Spritzgießen ist ein Schlüsselvorteil
beider Werkstoffe", so Bahaie: „Wir
haben hervorragende Fließeigenschaften,
und unsere Verarbeiter
können Wasser anstelle von Öl für
die Temperierung der Werkzeuge
einsetzen."
Auf Grund seiner guten Erfahrungen
mit technischen Kunststoffen von
DuPont bei der Entwicklung von
Pkw-Systemen wendet sich
SmarTire jetzt deren Einsatz in
diversen anderen Reifenüberwachungssystemen
zu. Das
Unternehmen liefert Systeme für
Nutzfahrzeuge, Motorräder und
Schwerlast-Geländefahrzeuge.
Kontakte über HF-Signale
Für die Erfassung des Reifendrucks,
beim satellitengestützen Rundfunkempfang,
bei schlüssellosen Türverriegelungen
und weiteren Anwendungen
setzt Telematic Systeme
eine Antenne ein, die die HF-Signale
empfängt, und Koaxialkabel und
Steckverbinder, um die Antenne mit
einem Signalprozessor zu verbinden.
Träger, Gurtmontage-Wahl
Gehäuse
Abdeckung
Instrumenten Cluster
Träger, Ventilmontage-Wahl
Niederfrequenz-Initiator
(fakultativ)
Sensor
Die aus dem Hochleistungspolyamid Zytel ®
HTN von DuPont hergestellten Träger und Gehäuse für
die leichten, im Reifen untergebrachten Sensoren eines neuen
Reifendruck-Überwachungssystems von SmarTire widerstehen
Fliehkräften in Höhe der 3000fachen Erdbeschleunigung.
Die Abdeckung ist aus Zytel ® Polyamid 66.
Empfänger
Sensor
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"B ei den Gehäusen unserer hochwertigsten
FAKRA-Stecker bietet Zytel ® Reifenüber
Polyamid von DuPont eine großartige Kombination
aus Festigkeit, Steifigkeit und Zähigkeit. Es
erlaubt uns, sehr enge Spritzgießtoleranzen zu
erfüllen."
Tom Gouldy, global marketing & sales manager,
Antenna Cable Systems, Osram Sylvania.
Mit vormontierten Koaxialkabeln
und NuChannel FAKRA-SMB-
Steckverbindern, letztere hergestellt
aus einem festen aber
zähen Zytel ® Polyamid von DuPont,
hilft Osram Sylvania Fahrzeugherstellern,
auf der Telematic-Welle
mitzuschwimmen,.
„Die NuChannel Steckverbinder
erfüllen die Anforderungen der von
FAKRA entwickelten Norm für 50-
Ohm-HF-Stecker", so Tom Gouldy,
Global Marketing and Sales
Manager für Antenna Cable Systems
bei Osram Sylvania. FAKRA ist der
Normenausschuss Kraftfahrzeuge
des deutschen Instituts für Normung
(DIN), der technische Normen für
Kraftfahrzeugkomponenten und -
systeme entwickelt.
„Fahrzeughersteller ziehen einen
hohen Nutzen aus der Standardisierung
auf FAKRA-Stecker:
Deutliche Einsparungen bei Kosten
für Entwicklung, Bauteilherstellung
und Montage bei gleichzeitiger
Erfüllung hoher Leistungsanforderungen",
so Gouldy. „Bei
den Gehäusen unserer hochwertigsten
FAKRA-Stecker bietet
Zytel ® Polyamid von DuPont eine
großartige Kombination aus
Festigkeit, Steifigkeit und
Zähigkeit. Es erlaubt
uns, sehr enge
Spritzgießtoleranzen
zu erfüllen."
So sind z.B. sowohl
Festigkeit als auch Präzision
entscheidend für die
Erfüllung der Anforderungen
der FAKRA an Steckverbinder
bezüglich des Auszugswiderstands
von 110 N ohne elektrische
Unterbrechung.
Die Gehäuse der NuChannel
FAKRA-Stecker werden aus Zytel ®
PA 66 mit 43 Gew.-% Glasfasern
hergestellt. Ein weiteres wichtiges
Element der NuChannel Steckverbinder,
ein innenliegender Isolator
für den Signalleiter, ist ein
Spritzgussteil aus Zytel ® 408, ein
unverstärktes PA 66. Die geringe
Dielektrizitätskonstante dieses
Materials bei hoher Frequenz ist
entscheidend für eine geringe
Signaldämpfung, und seine
Verarbeitbarkeit und Kosteneffizienz
sind wichtige Vorteile gegenüber
alternativ einsetzbaren Fluorkunststoffen.
Die NuChannel Steckverbinder
werden mit hoher Präzision
hergestellt. Die Durchmessertoleranzen
für die spritzgegossenen
Steckergehäuse liegen bei ± 0,013
mm. Die Teile werden in Farben
entsprechend dem FAKRA Schema
hergestellt.
Das Satellitensignal einfangen
Während ein Hochleistungskunststoff
von DuPont hilft, HF-
Signale im Fahrzeug zu verteilen,
spielt ein anderer Kunststoff eine
Rolle bei dem Empfang der Signale
von Satelliten. Ein führendes
Unternehmen in diesem Bereich,
KVH Industries Inc., nutzt die geringe
Reibung sowie weitere Eigenschaften
der Delrin ® Poyacetale von
DuPont für die Lagerung einer
Satelliten-TV-Antenne, die auf dem
Dach von Fahrzeugen montiert wird.
Das von Sarnatech BNL, England, für
KVH entwickelte Lager ist sehr dünn
– nur 9 mm hoch, eine wichtige
Eigenschaft für eine flach bauende,
horizontal ausgerichtete Antenne. Es
besteht aus zwei Teilen aus Delrin ® ,
einer verschraubten Grundplatte
und einem rotierenden Zahnrad, das
von einem Riemen angetrieben ist.
„Dank des Delrin ® Polyacetals, das
für dieses Lager verwendet wird,
sind die Verschleißraten unübertroffen
gering", so Jason Gregory,
R&D Manager bei Sarnatech.
Weitere vorteilhafte Werkstoffeigenschaften
sind die geringe
Reibung, die Beständigkeit gegen
die Angriffe von Lithium-Fetten und
ein geringer thermischer
Ausdehnungskoeffizient.
Der Durchmesser des Zahnrads von
215 mm dehnt sich um lediglich 9
µm aus, wenn die Einsatztemperaturen
zwischen -40 und +50 °C
schwanken. Die gesamte Lagerkonstruktion
ist natürlich deutlich
leichter als eine Ausführung aus
rostfreiem Stahl und daneben auch
kostengünstig.
NuChanell ist Warenzeichen von OSRAM
SYLVANIA.
CONTACT
SmarTire Systems Inc.
Suite 150 - 13151 Vanier Place
Richmond, British Columbia
Kanada V6V 2J1
Tel: +1 604 276 9884
Fax: +1 604 276 2350
Email: info@smartire.com
www.smartire.com
Osram Sylvania
Antenna Cable Systems
1128 Roosevelt Ave.
York, Pennsylvania 17404
USA
Tel: +1 717 848 8080
Email: tom.Gouldy@sylvania.com
www.sylvania.com.
Sarnatech BNL Limited
Manse Lane, Knaresborough,
North Yorkshire HG5 8LF,
England
Tel.: +44 1423 799236
Fax: +44 1423 798136
Email: natalie.d@sarnatech-bnl.com
www.sarnatech-bnl.com
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