Zukunftstechnologien durch innovative Werkstoffe: Thermisch leitfähige Polycarbonate im Sonnenwagen
Beim Sonnenwagen ist ein gewichtseffizientes Design von elementarer Bedeutung, um hohe Geschwindigkeiten und Reichweiten zu ermöglichen. Dabei zählt jede Komponente. Im Automobilbereich werden die Kühlkörper für Scheinwerfer üblicherweise aus Aluminium gefertigt, da es eine sehr hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist. Um hier eine Gewichtsersparnis zu erzielen, wird jedoch eine innovative Werkstofflösung benötigt.
Zwar wird durch die hohe Wärmeleitung von Aluminium eine sehr gute Kühlleistung erzielt, daraus ergeben sich jedoch auch zahlreiche Nachteile wie starke Einschränkungen beim Design und der Verarbeitung, ein großer CO2-Fußabdruck oder ein hohes Gewicht. Kunststoffe versprechen dafür zwar Abhilfe, umgekehrt wirken Standardkunststoffe jedoch thermisch isolierend. Kann eine neue Art von thermisch leitfähigen Kunststoffen hier zu neuen Lösungen führen?
Aluminium ist ein hervorragender Wärmeleiter. Mit etwa 100 W/(m∙K) ist es für einen Großteil der Kühlkörperanwendungen im Lichtbereich jedoch „overengineered“. Die üblicherweise benötigten 10–20 W/(m∙K) können mittlerweile auch von Kunststoffen in Kombination mit hohen Anteilen an leitfähigen Additiven erzielt werden. Polycarbonate bieten hier gegenüber anderen Kunststoffen den Vorteil einer hoher Dimensions- und Temperaturstabilität.
Aufgrund der teilweise sehr hohen thermischen Anforderungen, z. B. bei der World Solar Challenge 2023 in Australien, empfahl Covestro das neue Makrolon® TC629 RE. Dabei handelt es sich um ein hochleitfähiges Polycarbonat, das als massenbilanziertes RE-Produkt zudem nur einen sehr kleinen CO2-Fußabdruck aufweist. Covestro stellte dem Team Sonnenwagen mehrere Blöcke aus diesem Kunststoff zur Verfügung, damit die Studierenden individuelle Kühlkörperlösungen fräsen konnten. Im industriellen Spritzgießverfahren wären hier sehr kurze Produktionszeiten und auch deutlich komplexere Designs möglich.
„Es ist toll, zu sehen, wie die Studierenden im Team Sonnenwagen ihr Engagement für nachhaltige Zukunftstechnologien mit Begeisterung für Technik und Rennsport verbinden. Umso mehr freut es mich, dass wir sie neben dem Sponsorship auch mit unseren innovativen Materiallösungen unterstützen können.“
Wesentliche Vorteile
- wärmeleitend Makrolon® TC bietet ein umfassendes Portfolio mit diversen Abstufungen an thermischer Leitfähigkeit für verschiedene Anwendungen.
- gewichtssparend Im Vergleich zu herkömmlichen Aluminiumlösungen können Gewichtsersparnisse von bis zu 50 % erzielt werden.
- nachhaltig Makrolon® TC ist als massenbilanziertes RE-Produkt mit deutlich kleinerem CO₂-Fußabdruck erhältlich.
- flexibel Durch die Verarbeitung im (2K-) Spritzguss werden völlig neue Designs möglich.
- dimensions- und temperaturstabil Polycarbonat weist als amorpher Kunststoff eine geringe Neigung zur Schwindung auf und ist sehr temperaturstabil.
