Thermisch leitfähige Compounds: Gute Gründe, die Ihnen den Umstieg/Einstieg erleichtern.

Thermisch leitfähige Compounds beziehungsweise wärmeleitfähige Kunststoffe bieten viele Anwendungsmöglichkeiten und vielversprechende Zukunftsaussichten. Einfach aufgrund der Tatsache, das sie in der Lage sind, gute mechanischen Eigenschaften mit Wärmeleitfähigkeit und Designfreiheit kombinieren zu können – und das in einer stetig wachsenden Zahl von Anwendungsfällen. Interessanterweise hat sich das aber noch nicht in allen Köpfen verankert. Ein Umstand, den wir mit diesem Beitrag ändern möchten.

Besonders auch in den Köpfen, die den Umstieg eher scheuen beziehungsweise an das Umdenken in Richtung wärmeleitfähige Kunststoffe erst noch herangeführt werden müssen. Räumen wir also auf mit grundsätzlichen Bedenken und Befürchtungen rund um wärmeleitende Kunststoffe und konzentrieren wir uns auf einige gute Gründe dafür:

Grund Nummer 1: Thermisch leitfähige Compounds bieten zahlreiche Vorteile in den unterschiedlichsten Einsatzumgebungen

• Beispiel Kosteneinsparungen: Durch die Integrations- und Designmöglichkeiten von kunststoffbasierten Kühlkörpern oder gar dem kompletten Bauteilgehäuse aus einem wärmeleitenden Kunststoff können zum Beispiel Montagekosten und Platz eingespart werden. Auf dieses „Konto” zahlen auch die längeren Werkzeugstandzeiten des Kunststoffspritzgießens gegenüber dem Metalldruckgießen ein.
• Beispiel Designfreiheit: Kunststoffe bieten jedem Designer/Konstrukteur deutlich mehr Freiheiten bei der Formgebung und bieten so zahlreiche Möglichkeiten für eine anspruchsvollere und innovativere Gestaltung.
• Beispiel Energieeffizienz: Durch eine optimierte Bauteilformgebung kann die Wärmeübertragung weiter erhöht werden und damit die Leistung von Geräten und Systemen insgesamt gesteigert werden.
• Beispiel Beständigkeit: Durch ihre chemische Beständigkeit und Korrosionsfestigkeit erhöhen thermisch leitfähige Compounds die Lebensdauer von Bauteilen – unabhängig davon, ob sie zum Beispiel elektrisch leitfähig oder isolierend aufgebaut sind.

Grund Nummer 2: Speziell wenn es um Kühlkörper geht, spielen die wärmeleitfähigen Kunststoffe ihre Stärken aus.

Beispiele dafür sind Taschenlampen, Straßen- oder auch OP- beziehungsweise Chirurgieleuchten. Hier bilden thermisch leitfähige Compounds die Basis für spätere Produktvorteile:

• Die verbesserte Wärmeleitfähigkeit verhindert Überhitzungen und verlängert die Lebensdauer der Leuchtmittel.
• Die Verbesserung der Wärmeübertragung beziehungsweise der wärmeleitenden Verbindungen trägt dazu bei, die Effizienz der Lampen zu erhöhen. Dies führt im Laufe der Zeit zu einem geringeren Energieverbrauch und zu Kosteneinsparungen.
• Die optimierte Wärmeableitung verbessert die Qualität des Leuchtmittels. Sie ermöglicht eine gleichmäßigere und stabilere Beleuchtung.
• Thermisch leitfähige Compounds können auch in komplexe Formen gegossen werden – ein besonderer Vorteil, wenn es darum geht, einzigartige Designs umzusetzen.
• Die Verwendung eines thermisch leitfähigen Compounds reduziert den Volumenbedarf des Kühlkörpers und spart somit Kosten ein.

Grund Nummer 3: Thermisch leitfähige Compounds reduzieren den CO2-Fußabdruck. Stichworte: Metallersatz und Rezyklate.

Besonders gegenüber Metallen punkten thermisch leitfähige Compounds in puncto Reduzierung des CO2-Fußabdrucks entlang des gesamten Lebenszyklusses. Dreh- und Angelpunkt ist dabei der geringere Energieverbrauch: bei der Herstellung wie beim Transport, im späteren Bauteil-Einsatz und auch beim Entsorgen beziehungsweise Rezyklieren am Ende des gesamten Lebenszyklusses.

• Während Metalle beim Abbau, Raffinieren und Schmelzen einen sehr hohen Temperatur- beziehungsweise Energiebedarf haben, werden bei thermisch leitfähigen Compounds deutlich geringere Temperatur-/Energieniveaus für die Herstellung und Verarbeitung benötigt.
• Aufgrund ihres wesentlich geringeren Gewichtes gegenüber Metallen fällt der Energiebedarf a) im Rahmen des produktionsbedingten Transports als auch b) im späteren Einsatzumfeld des jeweiligen Bauteils ebenfalls deutlich kleiner aus.
• Bauteile aus thermisch leitfähigen Kunststoffen sind zum Ende ihres Lebenszyklusses mit einem deutlich geringeren Energie-/Temperaturaufwand rezyklierbar als Metalle.

Dazu kommt ein weiterer Aspekt: Thermisch leitfähige Compounds aus Rezyklat.

Mehr und mehr Unternehmen setzen bereits beim Materialkauf auf Kunststoffrezyklat, um ihren CO2-Fußabdruck zu reduzieren und so den Anforderungen des Marktes gerecht zu werden. LEHVOSS ist auch dafür der Materialentwickler. Mit thermisch leitfähigen Compounds auf Basis von Rezyklaten ist eine deutliche Reduzierung von CO2 pro Kilo Material gegenüber Neumaterial realisierbar. Diese können somit maßgeblich dazu beitragen, die gesetzlichen Anforderungen und Vorschriften – in Bezug auf Nachhaltigkeit und Umweltverträglichkeit – im Rahmen der „Zielvereinbarung CO2-Neutralität” einzuhalten.

Grund Nummer 4: Eine umfassende technische Anwendungsberatung, die alle Parameter unter einen Hut bringt.

Bei der Entwicklung und dem Einsatz von thermisch leitfähigen Compounds kommt es vor allem auch darauf an, frühzeitig sowohl die notwendige thermische Leitfähigkeit/Wärmeleitfähigkeit als auch die Thermodynamik zu berücksichtigen. Dazu gehört seitens des Materialentwicklers das tiefe Verständnis aller Faktoren, die sich auf die Wärmeleitfähigkeit auswirken: Von der Bauteil-Konstruktion über die Struktur bis hin zur Thermodynamik, welche die Wärmeübertragung zwischen den Materialien definiert.

Erst durch die Berücksichtigung dieser Faktoren wird es möglich, den passenden thermisch leitfähigen Compound beziehungsweise den passenden wärmeleitfähigen Kunststoff einzusetzen, welcher die Wärme effektiv ableiten und die Geräte-/Systemleistung verbessern kann. Ein Compound mit zu geringer Leitfähigkeit würde dies technologisch nicht erfüllen können und ein Compound mit zu hoher Leitfähigkeit würde die Materialkosten unnötig in die Höhe treiben. Und genau an dieser Stelle kommt die jahrzehntelange Expertise eines Materialentwicklers wie LEHVOSS ins Spiel, der für praktisch jeden Anwendungsfall den optimal geeigneten Compound im Portfolio hat beziehungsweise diesen bei Bedarf neu entwickelt.

Fazit: Ja – umsteigen bedeutet auch umdenken. Die Grundlage, um zukunftsfähig zu sein.

Wärmeleitfähige Kunststoffe beziehungsweise thermisch leitfähige Compounds einzusetzen, bedeutet auch immer, bereit zu sein, umzudenken. Zum Beispiel in puncto Berücksichtigung anisotroper Eigenschaften hinsichtlich der Bauteilauslegung oder auch in puncto generelle Bereitschaft zu Designänderungen. Das sollte jedoch keinen Konstrukteur davon abhalten, sich dem Thema näher zu widmen.

Denn seien Sie versichert: Unsere Expertise bezüglich Materialien, Materialentwicklung, Kunststofftechnik und den Anwendungen sowie die konsequente Weiterentwicklung thermisch leitfähiger Compounds versetzt uns in die Lage, Parameter wie Wärmemechanik/-leitfähigkeit und Thermodynamik auf der einen und mechanische Eigenschaften wie Zugfestigkeit und Zugmodul auf der anderen Seite auf einem hohen Niveau zu kombinieren. 

Diese Expertise versetzt wiederum Sie in die Lage, elektrisch isolierende oder leitfähige sowie wärmeleitfähige Kunststoffe zielgerichtet in Ihren Produkten einzusetzen; um somit klare Produktqualitätsverbesserungen beziehungsweise Kostenoptimierungen zu erzielen.

Gute Gründe wiederum für Sie, Parameter wie zum Beispiel Fertigungskosten, Wertschöpfungskette oder auch Cost Down Engineering unter veränderten Vorzeichen zu betrachten.

Sprechen Sie uns gerne zu diesem Thema an: