Was verschwindet mit dem Verbrennungsmotor, was bleibt und welche neuen Schnittstellen steuern nun die Auswahl der Elastomere?

Der Wegfall des Verbrennungsmotors bedeutet nicht, dass Gummi aus dem Fahrzeug verschwindet. Er verändert lediglich die Einsatzgebiete von Gummi und die Frage, welcher Defekt am schwerwiegendsten ist. Der Kraftstoff- und Motorölverbrauch sinkt bei einer batterieelektrischen Plattform, während die großen Batterieumfänge, Kühlkreisläufe und Hochspannungsanschlüsse neue Dichtungsflächen schaffen.

Die Auswahl von Gummikomponenten für Elektrofahrzeuge muss unter Berücksichtigung von elektrischer Sicherheit, Wärmemanagement, Feuchtigkeitsregulierung und neuen Montageverfahren erfolgen. Einige herkömmliche Anforderungen an Automobilkomponenten bleiben bestehen, darunter Spritzwasserschutz, Ozonbeständigkeit, Vibrationsfestigkeit, Bremsflüssigkeitsbeständigkeit, Innenraumtemperaturbeständigkeit und Beständigkeit gegenüber langen Lagerzeiten.

Die Anforderungen werden kleiner

Ein batterieelektrisches Fahrzeug benötigt weniger Dichtungen im Bereich von Motoröl, Kraftstoff und Abgasanlage als ein Fahrzeug mit Verbrennungsmotor. Zulieferer, die eine veraltete Liste von Dichtungsmaterialien für den Motorraum übernehmen, spezifizieren möglicherweise einige Bereiche zu stark und übersehen dabei neue Anforderungen an Kühlmittel oder Elektrik.

Dichtungen für Elektrofahrzeuge sollten funktionsbezogen zugeordnet werden. Eine Achsen- oder Bremsdichtung wird nicht automatisch zu einem spezifischen Bauteil für Elektrofahrzeuge, nur weil das Fahrzeug elektrisch betrieben wird. Die Zuordnung ist relevant, wenn sich die Anforderungen durch Spannung, Batteriechemie, Ladewärme, dielektrische Flüssigkeiten oder die Witterungseinflüsse im Batteriegehäuse ändern.

Anforderungen, die größer werden

Die Dichtungen von Batteriegehäusen können einen deutlich größeren Umfang aufweisen als die einer Motorabdeckung. Lange Dichtungsfugen führen zu Unebenheiten in Flanschlage, Wulsthöhe und Schraubenabstand. Aluminium- oder Verbundwerkstoffabdeckungen können sich bei Temperaturwechseln verformen, wodurch für Wartungsarbeiten ein Austausch oder eine Neuabdichtung der Dichtung erforderlich sein kann.

Das Gehäuse muss unter Umständen wasser- und staubdicht sein und gleichzeitig eine kontrollierte Entlüftung bei Druckänderungen ermöglichen. Dichtheitsprüfungen sollten den Umfang, die elektrischen Durchführungen, die Entlüftungsöffnungen und die Kühlanschlüsse differenzieren, damit ein einzelnes Druckabfallergebnis den tatsächlichen Leckagepfad nicht verschleiert.

Hochspannung verändert die Folgen

Hochspannungssteckverbinder schützen vor Feuchtigkeit und Verunreinigungen in der Nähe der Leiter. Beschädigungen der Dichtungen können zu Korrosion, Isolationsproblemen oder Diagnosefehlern führen. Montagefett, Kabelbewegung und die Verriegelungskraft des Steckverbinders tragen zum Dichtungssystem bei.

DuPont berichtet über einen Fall eines Fahrzeugherstellers, bei dem EPDM- und Silikon-O-Ringe in Wechselrichter-Leistungsanschlüssen mit Betriebstemperaturen bis zu 120 Grad Celsius zum Einsatz kamen. Das Schmiermittel wurde vor der Auswahl durch den Kunden mittels Alterungstests an Elastomerproben verglichen. [2]

Das Gehäuse dient der Überprüfung der Schmierstoffverträglichkeit, nicht der Lebensdauer des fertigen Steckverbinders. Hochspannungssteckverbinder müssen weiterhin auf Wasserdichtheit, Temperaturwechselbeständigkeit, Vibrationsfestigkeit sowie Steck- und Trennprüfungen mit serienreifen Bauteilen und der tatsächlichen Schmierstoffmenge getestet werden.

Kühlung wird zum Netzwerk

Batterie, Wechselrichter, Motor und Ladegerät können gemeinsame oder separate Kühlkreisläufe nutzen. Elastomere in Elektrofahrzeugen können mit Wasser-Glykol-Kühlmitteln, Additiven, Kompressorenölen oder dielektrischen Flüssigkeiten in Kontakt kommen. Die Bezeichnung „kühlmittelbeständig“ ist ohne Angabe des Mediums und der Temperaturhistorie unvollständig.

Gummikomponenten von Elektrofahrzeugen in der Nähe eines Kühlkreislaufs sind Druckimpulsen, Vakuumfüllung und schnellen Temperaturänderungen ausgesetzt. Quellung kann die Einpresskraft oder die Nutfüllung beeinflussen. Herausziehen und Aushärten können die Dichtkraft nach längerer Verweildauer verringern.

Stille‍‌‍‍‌ Zeigt andere Geräusche

Sobald das Motorengeräusch verstummt ist, werden Geräusche von Pumpe, Getriebe, Wechselrichter und Fahrbahn deutlicher wahrnehmbar. Manchmal ist weicheres Gummi nicht die Lösung; die Steifigkeit der Lager, Gummitüllen und Dämpfungselemente muss an eine andere Dynamik angepasst werden. Die elektrischen Schaltfrequenzen können Gehäuse und Halterungen in Schwingung versetzen.

Für einen Schwingungsisolator ist es entscheidend, die Masse und das Frequenzspektrum des elektrischen Antriebs präzise abzustimmen. Darüber hinaus beeinflussen mit der Zeit und dem Alter des Materials die Vorspannung und die Umgebungstemperatur das dynamische Verhalten. Anders ausgedrückt: Die Härte eines statischen Bauteils ist nicht ausschlaggebend für die Geräuschdämpfung in einer Kabine.

Materialklassifizierungen haben ihre Grenzen

Die Norm SAE J2884 schlägt eine standardisierte Methode zur Definition der Eigenschaften von vulkanisierten Duroplast-Kautschukmischungen für Automobilanwendungen vor. Diese Norm bezieht sich auf hochkonsistente Duroplaste und verweist den Leser auf verschiedene alternative Normen für thermoplastische Elastomere (TPE), Flüssigsilikon und vor Ort geformte (FIP) Werkstoffe. [1]

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass eine Materialklassifizierung zwar hilfreich ist, um die Beschaffenheit und Eigenschaften von Materialien zu beschreiben, aber keinesfalls als Garantie dafür verstanden werden darf, dass ein bestimmtes Material für eine beliebige Komponente eines Elektroautos geeignet ist. Beispielsweise muss entschieden werden, ob das Material für eine Batterie, einen Stecker oder ein Kühlmittel geeignet ist. Die Zeichnungen enthalten darüber hinaus weitere Anforderungen hinsichtlich Alterung, Reinheit, elektrischen Eigenschaften und Funktionsfähigkeit der Materialien.

Die neue Validierungs-Checkliste

Bei der Auswahl von Dichtungen für Batteriegehäuse sind folgende Faktoren zu berücksichtigen: Flanschtoleranz, Befestigungsreihenfolge, Temperaturwechselbeständigkeit, Wassereintritt, Druckausgleich und Demontage für Wartungszwecke. Bei Dichtungen für Kühlkomponenten sind zusätzlich Aspekte wie die Art des Kühlmediums, Druckpulsationen und die Vakuumbefüllung zu beachten. Für Steckverbinder sind außerdem Steckzyklen und Schmierung zu berücksichtigen.

Die in der Automobilindustrie verwendeten Dichtungen für die Elektroinstallation müssen über Materialcharge, Formteil, Nachhärtung und Montage hinweg lückenlos nachverfolgt werden. Wenn ein fehlgeschlagener Test potenzielle Probleme mit den Dichtungen aufdeckt, helfen diese Aufzeichnungen nicht nur, die Fehlerursache zu ermitteln, sondern auch die notwendigen Änderungen an den Komponenten oder im Prozess präzise festzulegen, anstatt die gesamte Materialfamilie zu verwerfen.

Laut einer Veröffentlichung von Parker EV aus dem Jahr 2025 wird die Abdichtung mit dem Wärmemanagement kombiniert. In dieser Gruppe wird die Abdichtungsfunktion mit den Anforderungen an die elektromagnetische Abschirmung und das Elektronikgehäuse zusammengeführt. Obwohl diese Funktionen und ihre Schnittstellen in der Gruppierung berücksichtigt werden, unterliegt jede Leistungsangabe weiterhin den jeweiligen Anwendungsspezifikationen und dem Datenblatt. [3]