Technische Keramik hilft dabei, die E-Mobilität weiter voranzutreiben. Durch den Werkstoff wird es möglich, leistungsfähigere und leichte Fahrzeuge zu entwickeln, die sich durch ihre Reichweite auszeichnen. Wir sind überzeugt, dass mithilfe von Technischer Keramik das Potenzial von Elektroautos voll ausgeschöpft und damit ein wichtiger Beitrag zur Energiewende geleistet werden kann. Folgende 7 Anwendungsbereiche sind für den Einsatz von Technischer Keramik prädestiniert:
- Rotoren und Spulenträger: In Elektromotoren findet sich Technische Keramik in Form von Keramikrotoren. Diese werden typischerweise aus Aluminiumoxid oder Zirkoniumdioxid hergestellt und bieten aufgrund ihrer hohen Festigkeit und Steifigkeit eine höhere Leistungsfähigkeit als jene aus Stahl oder Kupfer. Keramikrotoren sind in der Lage, höhere Drehzahlen zu erreichen, da sie bei hohen Temperaturen nicht so stark verformen oder sich ausdehnen wie andere Materialien.
Zudem werden Spulenträger aus Keramik in Elektromotoren verbaut, da sie eine hervorragende Wärmeleitfähigkeit und thermische Stabilität bieten. Durch den Einsatz von keramischen Spulenträgern wird die Wärmeableitung verbessert, da Wärme im Vergleich effektiver abgeführt wird.
- Batterietechnologie: Technische Keramik hilft dabei, die Leistung und Effizienz von Batterien zu verbessern. Aluminiumoxid oder Siliziumkarbid werden beispielsweise als Separatoren zwischen den Elektroden der Batterie eingesetzt, um den Ionentransport zu erleichtern und die Lebensdauer zu verlängern. Zudem wird Technische Keramik in der Batterie-Produktion genützt, um Elektroden zu beschichten und dadurch ihre Leitfähigkeit zu optimieren.
- Bremssysteme: Elektrofahrzeuge setzen in der Regel auf regenerative Bremsen, bei denen der Motor des Fahrzeugs als Generator fungiert, um Energie zurückzugewinnen. Dadurch wird die Reibung in den Bremsen reduziert, was wiederum zu niedrigeren Temperaturen in den Bremsen führt. Dies bedeutet, dass die Bremsen in Elektrofahrzeugen im Vergleich zu konventionellen Verbrennungsmotoren weniger heiß werden. Da jedoch immer noch eine gewisse Wärme erzeugt wird – insbesondere bei Notbremsungen oder hohen Geschwindigkeiten – müssen die Bremsbeläge in Elektrofahrzeugen sehr hitzebeständig sein. Technische Keramik bietet hier eine ideale Lösung, da sie auch bei hohen Temperaturen ihre Festigkeit und Haltbarkeit beibehält.
Darüber hinaus erzeugen Bremsbeläge aus technischer Keramik weniger Bremsstaub als herkömmliche Stahl- oder Kupferbremsbeläge. Dies trägt dazu bei, die Luftqualität in städtischen Gebieten zu verbessern und die Belastung der Umwelt zu reduzieren.
- Sensorik: Keramische Materialien sind bekannt für ihre hohe Steifigkeit, Festigkeit und Härte, was sie zu einer idealen Wahl für die Herstellung von Sensoren macht. Diese sind notwendig, um etwa den Luft- oder Kühlmitteldruck oder die Temperatur in verschiedenen Komponenten des Fahrzeugs zu messen. Technische Keramik spielt auch in Beschleunigungssensoren eine große Rolle. Sie wird als Piezoelement verwendet und erzeugt elektrische Signale, wenn sie durch Vibrationen oder Beschleunigungen verformt wird.
- Heizelemente: Eine gängige Anwendung von Technischer Keramik in der Innenraumheizung von Elektrofahrzeugen ist die Verwendung von keramischen Heizelementen. Die Heizelemente bestehen aus einer dünnen Schicht aus keramischem Material, die auf einen Träger aus Metall oder Kunststoff aufgebracht wird. Die Schicht wird dann elektrisch beheizt, um Wärme zu erzeugen, die in den Innenraum des Fahrzeugs abgegeben wird. Der Vorteil gegenüber herkömmlichen Heizelementen: Zum einen können sie sehr schnell aufgeheizt werden und erreichen innerhalb von Sekunden die Betriebstemperatur. Zum anderen haben sie eine hohe Effizienz und können Wärme gleichmäßig im Innenraum des Fahrzeugs verteilen.
Keramik sorgt auch in Form von Wärmespeicherelementen dafür, dass Wärmeenergie gespeichert und über einen längeren Zeitraum abgegeben wird, um eine gleichmäßige Wärme im Innenraum des Fahrzeugs zu gewährleisten.
- Wärmeableitung: Elektroautos erzeugen im Betrieb eine erhebliche Menge an Wärme, insbesondere in Batterie- und Antriebskomponenten. Um eine Überhitzung und Schäden an diesen Bauteilen zu vermeiden, werden Wärmeableitungssysteme benötigt. Technische Keramik kommt dabei in Form von Wärmeleitpasten, Dichtungen oder Kühlkörper ins Spiel. Keramische Wärmeleitpasten bestehen aus einer Mischung aus keramischen Partikeln und Bindemitteln und werden zwischen den Wärmequellen und Kühlkörpern verbaut, um die Wärme effektiv abzuleiten. Keramische Dichtungen kommen zum Einsatz, um eine hermetische Abdichtung zwischen Kühlkörpern und anderen Komponenten zu gewährleisten, um eine Leckage und den Verlust von Kühlmittel zu vermeiden. Die Industrie nützt zudem keramische Kühlkörper, da sie durch ihre poröse Struktur und hohe Wärmeleitfähigkeit eine effektive Wärmeableitung bieten.
- Leichtbau: Elektroautos müssen so leicht wie möglich sein, um eine höhere Reichweite und eine bestmögliche Performance zu erzielen. Technische Keramik kann in diesem Zusammenhang als Material für Bauteile Verwendung finden werden, die leicht und dennoch stabil sowie belastbar sein müssen. Unter anderem finden sich keramische Komponenten in der Karosserie und im Antriebsstrang, da sie höheren Temperaturen standhalten als herkömmliche Stahl-Kugellager.
Unser Fazit
Vor allem Technische Keramik bietet eine Vielzahl an innovativen Lösungen, um den E-Mobilitätsmarkt weiter voranzutreiben. Durch die Fortschritte, die in den vergangenen Jahren in den Bereichen Wärmeleitfähigkeit, Energieeffizienz und Leistungsstärke erzielt wurden, ist es heute möglich, elektrifizierte Fahrzeuge mit höheren Geschwindigkeiten, geringerer Abnutzung und längerer Akkulaufzeit auf die Straßen zu bringen. Durch die Kombination modernster Technologien und bewährten Materialen wie Technischer Keramik wird die E-Mobilität in Zukunft noch sicherer, zuverlässiger und leistungsfähiger sein. Wir sind gespannt, was die nächsten Entwicklungen für den E-Mobilitätsmarkt bringen werden.
