Skip to main content
main-content

17.06.2020 | Polymerwerkstoffe | Im Fokus | Onlineartikel

Spezialthermoplaste ermöglichen neue ADAS-Designs

Autoren:
John Pedrotti, Dirk Raudies
3:30 Min. Lesedauer

Neue Spezialthermoplaste bieten größere Designfreiheiten und verbessern so Sensorleistung und -packaging. Wie sich dazu noch Kosten sparen lassen, erläutern John Pedrotti und Dirk Raudies im Gastbeitrag.

Der globale Markt für Advanced Driver Assistance Systems (ADAS) wird mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 19 Prozent bis 2025 voraussichtlich auf 67,43 Milliarden US-Dollar ansteigen. Das Segment zeigt einen klaren Trend hin zu neuen, konsolidierten Designs mit geringerer Komplexität, reduzierter Nachbearbeitung, optimierter Kosteneffizienz, reduziertem Gewicht und erhöhter Leistungsfähigkeit. Zu den Hauptanforderungen für ADAS zählen verbesserte Radareigenschaften, Abschirmung gegen elektromagnetische beziehungsweise Hochfrequenzstörungen (EMI/RFI), Absorption von Radarwellen und Wärmeableitung. Als Substitution für Metalle oder Glas und weniger leistungsfähige Kunststoffe können spezielle Kunststofflösungen den Designern helfen, diese Anforderungen zu erfüllen, während sie in der Großserienfertigung auf schnelllaufenden Spritzgießmaschinen signifikante Einsparungen an den Gesamtsystemkosten ermöglichen. Desweiteren bieten sie ausgezeichnete Schlagzähigkeit und Chemikalienbeständigkeit, UV- und Bewitterungsbeständigkeit, reduzierte Feuchtigkeitsaufnahme und hohe Dimensionsstabilität.

Empfehlung der Redaktion

2017 | OriginalPaper | Buchkapitel

Thermoplastische Kunststoffe

Thermoplaste bilden die Mehrheit der Kunststoffe. Der Name Thermoplaste lässt sich von der charakteristischen Reaktion dieser Polymerwerkstoffe auf Wärme ableiten. Zu Beginn dieses Kapitels wird das Verhalten amorpher und teilkristalliner Thermoplaste bei Wärmeeinwirkung diskutiert. In weiteren Abschnitten wird die Einteilung der Thermoplaste in Massenkunststoffe, technische Kunststoffe, Hochleistungskunststoffe und Polymerblends vorgestellt. 

Kleine, leichte und günstige ADAS durch Kunststoffe

Die zunehmende Vielzahl der ADAS-Funktionen reicht vom automatischen Bremsen und Kollisionsschutz bis hin zur Einparkhilfe und adaptiven Geschwindigkeitsregelung, vorwiegend basiert auf Radar- und Kamerasystemen. Nah- und Fernbereichsradare nutzen Funkwellen, um Echtzeitdaten über den Abstand, die Größe und Position von Objekten zu generieren. Digitalkameras erzeugen Bilder mittels komplementären Metalloxid-Halbleitern (CMOS).

Die Fusion der Sensoren kann die Grenzen dieser individuellen Technologien überwinden und durch die Kombination von Radar und Kamera redundante Sicherheit schaffen. Spezielle Kunststofflösungen eröffnen eine größere Designfreiheit als Metalle und Glas, um derartige ADAS-Anforderungen umzusetzen. Gleichzeitig greifen sie Marktforderungen nach platzsparenden und kostengünstigeren Leichtbaulösungen auf.

Bei Radar- und Kamerasensoren Metalle substituieren

Herkömmliche Radarsensoren für ADAS haben ein Kunststoffgehäuse, das eine metallische Druckgussplatte umschließt. Die Metallplatte dient als Kühlkörper und schützt vor Störungen durch andere Sensorsignale. Im Gegensatz zu dieser Bauweise können innovative thermoplastische Materiallösungen aus Spezialcompounds mit Eigenschaften für Wärmemanagement, EMI-Abschirmung und Radarabsorption zur Konsolidierung der Bauteile beitragen, den Fertigungsprozess vereinfachen und durch Vermeidung sekundärer Arbeitsschritte Kosten sparen. Mit Blick auf zukünftige, immer kleinere Radarsensoren bis hin zur Größe eines einzigen Mikrochips können Polyetherimide (PEI) auch erhöhte Anforderungen an die Wärmebeständigkeit in solchen Systemen erfüllen.

Kamerasensoren sind gegen störende elektronische Fremdsignale meist durch ein großes Aluminiumgehäuse geschirmt. Innovative Thermoplastlösungen ermöglichen hier nicht nur eine rationellere Fertigung und erhöhte Produktivität, sondern können auch Gewicht sparen und die Kraftstoffeffizienz verbessern.

Da Kamerasensoren eine freie Sichtlinie benötigen, werden sie bündig im Stoßfänger oder an der Windschutzscheibe montiert. Ihr Gehäuse muss vor Feuchtigkeitsaufnahme schützen sowie der Temperaturwechselbeanspruchung und UV- und Bewitterungseinflüssen in diesen Bereichen verzugfrei standhalten. Spezialtypen der Kunststoffe Polyphenylenether (PPE) und Polyetherimid (PEI) bieten die dafür erforderlichen Eigenschaften und eignen sich für das Laserschweißen, um das Eindringen von Feuchtigkeit zu verhindern.

Das Potenzial der Sensorfusion erschließen

Das Konzept der Sensorfusion kombiniert die Funktionalität zweier oder mehrerer Sensoren, um Defizite zu kompensieren, Erfassungskapazitäten in unterschiedlichen Situationen wie schlechter Witterung, Dunkelheit oder große Entfernungen zu optimieren und redundante Sicherheit herzustellen. Fortschrittliche Thermoplaste ermöglichen neue Fusionsdesigns, wie intelligente Scheinwerfer mit integrierten Sensoren, die gegebenenfalls mehr Konsolidierung und Miniaturisierung erfordern. Konsolidierte Bauweise und leichtere Fertigung erschließen darüber hinaus potenzielle Kosteneinsparungen. Materialhersteller mit Erfahrung in Fahrzeugscheinwerfer- und Stoßfängersystemen können ihre Kunden bei innovativen Designkonzepten für Sensorfusionen sowie in der Prototypenphase als auch bei der Kommerzialisierung unterstützen.

Neue ADAS-Durchbrüche schaffen

Innovative Unternehmen im ADAS-Bereich entwickeln in rasantem Tempo immer neue differenziertere Technologien, die den erhöhten Anforderungen an Sicherheit von Fahrern, Passagieren, Fußgänger und Radfahrer und aller Teilnehmer im Straßenverkehr entsprechen und teil- oder vollautonomes Fahren ermöglichen. Seit den Anfängen – mit Tempomaten, Gurtwarn- und Antiblockiersystemen – wächst die ADAS-Industrie dank ausgefeilter Software und Sensorik und mithilfe von speziellen thermoplastischen Materialien immer weiter. Mit herausragenden Leistungseigenschaften, wie integrierter EMI-Abschirmung, UV-Stabilität, Wärmebeständigkeit und IR-Transparenz, sind diese Materialien in der Lage, mehrere Funktionen zu erfüllen, während sie gleichzeitig den Designspielraum erweitern und die Fertigungseffizienz fördern.

Weiterführende Themen

Die Hintergründe zu diesem Inhalt

2020 | OriginalPaper | Buchkapitel

Advanced Driver Assistance Systems

Quelle:
Smart Technologies

2020 | OriginalPaper | Buchkapitel

Polymerchemie

Quelle:
Chemie

01.06.2020 | Titelthema | Ausgabe 6/2020

"Ziel ist mehr Effizienz bei der Fusion von Radar und Lidar"

Das könnte Sie auch interessieren

Premium Partner

    Marktübersichten

    Die im Laufe eines Jahres in der „adhäsion“ veröffentlichten Marktübersichten helfen Anwendern verschiedenster Branchen, sich einen gezielten Überblick über Lieferantenangebote zu verschaffen. 

    Bildnachweise