Freudenberg Sealing Technologies Thermal Interface Material (TIM) utilizzato in serie

Freudenberg Sealing Technologies ha fornito il suo elastomero Thermal Interface Material (TIM) per l'uso nella produzione in serie in grandi quantità di una porta di ricarica per veicoli elettrici per un noto produttore di automobili. L'elastomero, che è allo stesso tempo conduttore di calore ed elettricamente isolante, è stato introdotto per la prima volta nel 2020 con un occhio alle applicazioni per prese di ricarica, centraline e batterie nelle auto elettriche.

Dietro il coperchio della porta di ricarica, il veicolo mostra un consueto connettore multipin per il cavo di ricarica, incorporato in una semplice parte anteriore in plastica. Ciò che rimane invisibile è l’area high-tech che si trova alle sue spalle. Qui si trovano diversi componenti la cui interazione è essenziale per la gestione termica del processo di carica: un circuito stampato con sensori di temperatura ed elettronica di misurazione e controllo per la gestione della carica, il tutto protetto all'interno di un alloggiamento grande circa come una mano.

Il Thermal Interface Material (TIM) garantisce la migliore conduttività termica possibile tra l'alloggiamento e i sensori: raccoglie il flusso di calore attraverso i fili di rame collegati alla batteria e lo trasmette ai sensori di temperatura, favorendo così il rapido accumulo del controllo della carica, inclusa la gestione termica continua della batteria del veicolo.

L'alloggiamento in plastica bicomponente ha una complessa geometria tridimensionale, poiché è attraversato dai poli di collegamento della spina di ricarica. Mantiene saldamente in posizione la tavola che si piega facilmente e facilita l'assemblaggio; l'unità elettronica viene agganciata tramite collegamenti a scatto.

L'elastomero supporta un contatto preciso mentre la sua capacità di isolamento elettrico protegge i componenti elettronici sensibili dalla tensione di carica fino a 800 volt. Freudenberg Sealing Technologies produce l'alloggiamento con elastomero iniettato e lo fornisce a un fornitore automobilistico, che a sua volta produce il modulo pronto per l'installazione da parte della casa automobilistica. Quest'ultimo lo installa in gran numero nei veicoli prodotti in serie.

Questo progetto faceva proprio al caso nostro, perché il nostro materiale è predestinato per un’ampia gamma di applicazioni elettriche complesse. Con le sue numerose qualità fornisce le risposte giuste. Un vantaggio importante per processi in serie efficienti: il materiale elastomerico può essere lavorato mediante stampaggio a iniezione. Ciò rende anche il suo utilizzo molto flessibile, poiché sono possibili quasi tutte le geometrie tridimensionali e, grazie alle proprietà del materiale, aderiscono sempre in modo ottimale al substrato, sia esso plastica o metallo. Si spruzza direttamente e non necessita di primer.

Come tutte le materie plastiche, il silicone è intrinsecamente termoisolante. Per il nuovo materiale, viene miscelato con riempitivi inorganici che lo rendono termicamente conduttivo. Questi riempitivi sono speciali composti metallici non conduttivi.

La conduttività termica dell'innovativo materiale dell'interfaccia termica è compresa tra 1,7 e due watt per metro Kelvin. Per confronto, la conduttività termica dell'aria è 0,026. Il processo di produzione rende possibili componenti a pareti sottili. Secondo l'equazione del calore dell'equazione di Fourier, questo è positivo per la conduttività termica.

Nel progetto sopra citato, l'elastomero sotto il sensore di temperatura ha uno spessore di soli 0,8 millimetri.

Abbiamo avuto ottime esperienze con spessori compresi tra 0,8 e tre millimetri. Per ragioni fisiche, il trasferimento di calore diminuisce quando le pareti sono più spesse.

Il materiale raggiunge un valore CTI (Comparative Tracking Index) di 600, collocandolo nella migliore classe di protezione possibile per la resistenza al tracciamento. La rigidità dielettrica è superiore a 10 kilovolt per millimetro. Ciò significa che le tensioni di prova comuni da 2,4 a 4 kilovolt non pongono particolari sfide al materiale. La sua durezza è di circa 35 Shore A.

Essere in grado di utilizzare processi di stampaggio a iniezione è un vantaggio decisivo. Lo specifico processo produttivo evita l'intrappolamento di aria sia nell'elastomero che sulle superfici di contatto con altri materiali. Ciò potrebbe altrimenti portare a problemi elettrici, come interruzioni di tensione. Il materiale è ignifugo secondo UL94 con classificazione V0, che lo pone al massimo livello di sicurezza possibile.