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Maßgeschneiderte Lösungen für die Gehäuse und Reflektoren von LED-Scheinwerfern der Zukunft

Um Werkstoffe und Technologien für die Automobilbeleuchtung der Zukunft zu präsentieren, entwickelte Covestro einen funktionierenden Scheinwerferdemonstrator, der veranschaulicht, wie Werkstoffe aus Polycarbonat eine bessere Leistung und eine ansprechendere Ästhetik ermöglichen können. So erhöht das Reflektorelement beispielsweise den Lumenausstoß und reduziert gleichzeitig die Anzahl der benötigten Teile.

Ein verbessertes Scheinwerfergehäuse

Die Fahrzeugscheinwerfer der Zukunft werden neben LED und anderen Lichtquellen auch elektronische Anwendungen wie LiDAR, Radar und Kameras integrieren. Dadurch steigt die Wärmeerzeugung in den Teilen, was wiederum den Einsatz eines wärmeleitenden Polymers erfordert, um die von dieser Elektronik erzeugte Wärme abzuleiten. Dieses Scheinwerferkonzept ist das erste seiner Art, das aus dem Polycarbonat Makrolon® TC8030 gefertigt wurde. 

Die Lampenmodule für Abblend- und Fernlicht, LED-Leisten und das Sensorelement werden direkt auf die Oberfläche des Gehäuses aus dem wärmeleitfähigen Polycarbonat Makrolon® TC montiert, um das Wärmemanagement zu verbessern und die Systemkomplexität zu reduzieren. 

Der für das Gehäuse ausgewählte Werkstoff ermöglicht eine stabile Montage von LiDAR-, Radar- und Kamerasensoren. Das Polycarbonat Makrolon® TC8030 weist über einen weiten Temperaturbereich eine verbesserte Steifigkeit auf, wodurch eine formstabile LiDAR-Gehäuseschnittstelle ermöglicht wird, die die Genauigkeit des LiDAR-Systems unterstützt. Das Biegemodul des Werkstoffs minimiert die Vibrationsbelastung des LiDAR-Systems, wodurch die LiDAR-Genauigkeit verbessert und das Signalrauschen reduziert wird.

Scheinwerfergehäuse aus Makrolon® TC8030 mit In-Mold-Elektronik, einschließlich LEDs sowie im Mehrfachspritzgussverfahren hergestellte Reflektoren aus Makrolon® DS801.

Ein hellerer und leichterer Scheinwerfer 

Die In-Mold-Elektronik (IME) ermöglicht es, die LED-Elektronik in einem Arbeitsschritt direkt auf das Polycarbonatgehäuse aus Makrolon® TC8030 aufzuspritzen. Durch die Eliminierung zusätzlicher Prozessschritte entsteht eine kostengünstigere Unterbaugruppe mit weniger Teilen sowie ohne zusätzliche Kühlkörper und Befestigungselemente.  

Bei den Reflektoren für das Abblend- und Fernlicht kommt das Polycarbonat Makrolon® DS801 zum Einsatz, das eine hocheffiziente Reflexion des sichtbaren Lichts bietet. Die Reflektoren können mithilfe von Mehrfachspritzguss- und vario-thermischen Werkzeugtemperatorkontrolltechniken direkt in das Gehäuse aus dem Polycarbonat Makrolon® TC8030 eingeformt werden. Dadurch werden wärmeleitende und metallisierbare Werkstoffe in einem Teil kombiniert und die Befestigung des Reflektors mit Halterungen und Verbindungselementen entfällt, was zur Gewichtsreduzierung beiträgt und die Gesamttiefe der Scheinwerferbaugruppe um mehrere Zentimeter reduziert. 

Der Polycarbonat-Werkstoff Makrolon® DS801 weist eine metallisierbare und glatte Oberfläche auf, die einen höheren Lumenausstoß ermöglicht. So liefert diese einzelne metallisierbare Komponente aufgrund ihrer geringen und isotropen Wärmeausdehnung eine über die gesamte Betriebstemperatur des LED-Lampensystems gleichmäßige Lichtverteilung. 

Eine perfekte Werkstoffkombination 

Die Wärmeausdehnung des Gehäuses aus dem Polycarbonat Makrolon® TC8030 und die des Reflektors aus dem Polycarbonat Makrolon® DS801 passen sehr gut zusammen. Dies führt zu einer verbesserten Photometrie gegenüber anderen Werkstoffkombinationen für das Gehäuse bzw. die Reflektoren. 

Beleuchtungsanwendungen für die Fahrzeuge der Zukunft müssen innovative Werkstoffe einsetzen, die ein verbessertes Wärmemanagement und einen höheren Lumenausstoß ermöglichen können. Polycarbonate von Covestro können in Kombination mit innovativen Design- und Verarbeitungstechniken, wie z. B. Bauteilreduzierung und -integration, OEMs und ihre Zulieferer darin unterstützen, die Leistung von Scheinwerfersystemen zu maximieren und gleichzeitig ihre Komplexität, ihre Kosten, ihr Gewicht und ihr Volumen zu reduzieren.

Paul Platte

Industrial Marketing, Covestro

  • Verbesserung der Produktionseffizienz  Makrolon®-Polycarbonat und unterstützende Formgebungsverfahren ermöglichen eine Bauteil- und Prozesskonsolidierung, durch die die Kosten gesenkt werden können
  • Leichtbau in Fahrzeugen  Leichte Polycarbonatwerkstoffe bieten hohe Teileleistung bei gleichzeitiger Reduzierung des Teilegewichts
  • Verbesserte Leistung  Hoher Lumenausstoß und verbesserte Wärmeableitung
  • Geringere Komplexität  Die Konsolidierung der Teile und Prozessschritte minimiert den Fertigungsaufwand

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