Um elektrische Bauteile vor Einflüssen wie Feuchtigkeit, Hitze oder magnetischen Feldern zu schützen, werden sie oft in Kunststoffgehäuse integriert. Wie lassen sich solche Schutzgehäuse möglichst robust gestalten? Dieser Frage widmen sich das Fraunhofer IMWS sowie die Präzisions-Plastic-Produkte GmbH im Rahmen des Forschungsprojekts »Design4LES«. Bis Juni 2018 werden übliche Gehäusematerialien hinsichtlich ihres Verhaltens in elektrischen Feldern charakterisiert. Die dafür optimierten und im Spritzgussverfahren hergestellten Prüfkörper werden unter verschiedenen Extrembelastungen bis auf die Mikrostrukturebene untersucht. Dabei sollen gerade die Mechanismen des Versagens genauestens beobachtet werden. »Bisher existiert in der Fachwelt kein fundiertes wissenschaftliches Verständnis dieser Prozesse. Der Zusammenhang zwischen Mikrostruktur, etwa den Poren oder der Anbindung der Glasfasern im Kunststoff, der Verarbeitungstechnologie und dem elektrischen Versagensverhalten thermoplastischer Werkstoffe unter Feuchteeinfluss ist weitgehend unbekannt«, erklärt Gruppenleiterin Sandy Klengel vom Fraunhofer IMWS. »Ein besonderes Augenmerk richten wir deshalb auf die Mechanismen, die bei Eindringen von Feuchte zu Leistungseinbußen bei thermoplastischen Gehäusematerialien führen. Wir untersuchen, wie sich die Struktur der Materialien verändert und welche Auswirkungen das auf die Eigenschaften des eingesetzten Werkstoffs hat. Vor allem für Anwendungen in der Leistungselektronik ist das eine wichtige Frage.« bestätigt Bianca Böttge, die das Team Leistungselektronik innerhalb der Gruppe leitet. Das aufgebaute Verständnis ermöglicht dann sowohl die Rezeptur des Materials als auch die Verarbeitungsschritte in der Herstellung – etwa die passenden Werte für Temperatur, Verweilzeiten und Spritzgießparameter – zu optimieren. Letztlich lassen sich somit Qualität und Leistungsfähigkeit von Elektronikgehäusen maßgeblich steigern.

Das Projekt wird durch den Europäischen Fonds für regionale Entwicklung und das Land Sachsen-Anhalt gefördert.