BASF/Rosenberger Spritzguss/Hallsensoren Sensorträger aus hydrolysebeständigem Kunststoff

Mit dem richtigen Werkstoff und technischer Expertise Funktionen integrieren, Produktionsprozesse verschlanken und die Lebensdauer von Bauteilen verlängern.

Polybutylenterephthalat als Träger für Hallsensoren

Mit dem Werkstoff PBT (Polybutylenterephthalat) in Kombination mit Ultraschallschweißen, entwickelten BASF und Rosenberger Spritzguss und Formenbau neue Träger für Hallsensoren. Der neue Träger vereint Gehäuse und Leiterplatine in einem Bauteil und wird in einem vollautomatisierten Produktionsschritt mittels Spritzguss gefertigt. Bei Klimaschwankungen gleicht eine, in das Gehäuse eingeschweißte PET-Membran den Druck aus. Solche Klimaschwankungen sind nicht zu vermeiden und lösen im Gehäuse Pumpeffekte aus. Die dünne PET-Membran (1,3 cm große Membran) im Sensordeckel gleicht diese Schankungen aus. Sie ist rund, luftdurchlässig bzw. wasserdicht und wird mittels Ultraschallschweißen auf dem PBT-Gehäuse befestigt. Laut Hersteller wird dadurch die Lebensdauer des Trägers verlängert; auch aufgrund des verwendeten hydrolyseunempfindlichen Kunststoffs PBT.

Hallsensoren für Automotive

Der Träger ist der Abschluss des Steuergetriebes; der darin eingeschweißte Hallsensor misst die Ventilstellung in der Abgasrückführung. Als Deckel auf Abgasrückführungsmodule montiert, wird das Bauteil  serienmäßig in vielen europäischen Automobilen verwendet.
Die Materialanforderungen für Abgasrückführungsmodule (AGR) sind hoch. Sie müssen thermischen, mechanischen und chemischen Belastungen standhalten und deshalb hitze- und korrosionsbeständig sein. Ultradur® B 4330 G6 HR (HR = hydrolysis resistant) erfüllt diese Anforderungen und verbessert Hydrolyseempfindlichkeit (v. a. in feucht-heißen Umgebungen) und Dichtigkeit des Bauteils. Ultradur® B 4330 G6 HR kann in einem Temperaturbereich von - 40 °C bis 140 °C verwendet werden. Durch die kompakte Bauweise der AGR im Motorraum von Autos muss der Werkstoff außerdem widerstandfähig gegenüber alkalischen Medien sein, diese verursachen häufig Spannungsrisse. Der Sensordeckel ist 10 cm x 8 cm groß.

Spritzguss dichtet ab

Durch das einstufige Spritzguss-Verfahren ist der Sensordeckel gut abgedichtet. Die Leiterplatine wird in die Spritzgussform für das Gehäuse eingelegt und so fixiert, dass sie ohne externe Niederhalter umspritzt werden kann. Dadurch werden Bindenähte vermieden, die bei Temperatur- und Luftdruckschwankungen undicht werden.
„Ultraschallschweißen mit dieser Materialkombination ist Präzisionsarbeit: Die BASF hat uns mit hervorragender Expertise dabei unterstützt, den komplexen Schweißvorgang genau einzustellen und einen stabilen Prozess für die Serienfertigung aufzusetzen“, sagt Axel Gutzmer, Betriebsleiter bei Rosenberger Spritzguss und Formenbau. Er sagt: „Zusammen mit dem maßgeschneiderten Kunststoff für das Gehäuse ist es uns so in einer kurzen Entwicklungszeit von nur zwölf Monaten gelungen, den Sensordeckel und die Vorgaben des Automobilherstellers an Dichtigkeit und Prozesssicherheit erfolgreich umzusetzen.“

Die Kombination von Gehäuse, Steckverbinder und Leiterbahnen war bisher nur in mehrstufigen Spritzgussprozessen möglich: Die Leiterbahnen werden zuerst separat mit Kunststoff umspritzt und dann in ein weiteres Werkzeug eingelegt, mit dem das gesamte Gehäusebauteil gefertigt wird. Damit die Leiterbahnen bei diesem Spritzgussvorgang nicht verrutschen, sind sie in der Regel mit externen Niederhaltern befestigt.

Produkte

BASF bietet verschiedene HR-Ultradur®-Typen an, z. B. mit 15 % oder 30 % Glasfaserverstärkung, schlagzähmodifiziert, laserbeschriftbar oder flammgeschützt.

Ein typischer Anwendungsbereich ist die Automobilelektronik. Z. B. wird HR-Ultradur® in Gehäusen von Steuergeräten, bei Steckverbindern oder Sensoren verwendet.