Automotive

Anhand von fünf Beispielen stellen wir Ihnen komplette Lösungsansätze für die Automobil-Branche vor

Leichtbau durch Oberflächentechnik ermöglichen

Mit lötfähig gemachtem Aluminium Gewicht und Kosten sparen

Aufgabenstellung

Bei einem Blech für ein Bremsregelsystem im Automobilbereich wurde Kupfer eingesetzt. Das Kühlblech dient in dem Bremsregelsystem dafür, Wärme von einem Prozessor abzuleiten. Der Wunsch, das Kupfer durch Aluminium zu ersetzen, war in diesem Fall naheliegend: Zum einen ist Aluminium drei Mal leichter wie das Kupfer-Material, spart also rund 66% Gewicht. Zum anderen ist Aluminium im Einkauf deutlich günstiger als Kupfer. Die Aufgabenstellung war es, das Aluminium mit einer Schicht zu versehen, die eine stoffschlüssige Verbindung des Prozessors mit der Platine ermöglicht, um die gewünschte Wärmeableit-Funktion zu erfüllen.

Lösung mit Mehrwert

Um die Wärme von den Prozessoren abzuleiten und das Wärmeableitblech stoffschlüssig mit dem Prozessor zu verbinden, wurde vorher das Grundmaterial (Kupfer) verzinnt. Um bei Aluminium einen stoffschlüssigen Verbund mit dem Prozessor herzustellen, wird das Material chemisch vernickelt und anschließend verlötet. Was hier so einfach klingt, ist das Ergebnis einer kundenbezogenen Entwicklung der Holzapfel Group, die vor dem Serienstart zwei Jahre lang intensiv an dem Projekt gearbeitet hat.

Um den spezifischen Ansprüchen der Platine und der Forderung nach Wärmeableit-Fähigkeit nachzukommen, haben wir ein spezielles chemisch Nickel-Verfahren entwickelt, um die Lötfähigkeit sicherzustellen. Eine besondere Herausforderung war dabei, die Lötstellen so auszurichten, dass sie beim Beschichtungsvorgang immer prozesssicher beschichtet werden. Dies war nur durch die Entwicklung einer speziellen Gestelltechnik möglich, um die Bauteile gerichtet durch die Beschichtungsanlage zu befördern. Gleichzeitig wurde bei der extra angefertigten Gestelltechnik darauf geachtet, eine hohe Packdichte – also möglichst viele Bauteile pro Beschichtungsvorgang – zu erreichen, um den Beschichtungsprozess noch wirtschaftlicher zu machen. Neben den reduzierten Materialkosten für die Platine durch den Einsatz von Aluminium statt Kupfer wird also auch der Beschichtungsprozess effizienter.

Weiterhin hat die Holzapfel Group zusammen mit dem Kunden eine fertigungsbegleitende Lötfähigkeitsprüfung zur Absicherung der Beschichtungsqualität entwickelt. Außerdem wird das Bauteil mit dem speziellen Beschichtungsprozess so für den nächsten Bearbeitungsschritt vorbereitet, dass es mit einer speziellen Lötpaste gelötet werden kann, ohne vorher oder hinterher gereinigt zu werden.

Wertstromoptimierung als weiterer Vorteil

Der Automobilindustrie-Kunde der Holzapfel Group profitiert zudem von der Wertstromoptimierung, die während der Projektphase durchgeführt wurde: Die Gestelltechnik wurde unter Berücksichtigung der vorhandenen Kundenkassetten angepasst. So werden die Bauteile nach dem Beschichtungsprozess aus der Beschichtungskassette in die Kundenkassetten lagerichtig umgelagert. Der Kunde kann die Platinen anschließend automatisiert mit dem Roboter aus den Verpackungen entnehmen und seinem Montageprozess zuführen. Bei zwei Bauteilen, die in Millionen-Stückzahlen mit lötfähigem chemisch Nickel versehen werden, ist dies ebenfalls ein relevanter Aspekt in Sachen Wirtschaftlichkeit.

Technische Details und Vorteile der lötfähigen chemisch Nickel-Beschichtung:

  • Lötfähigkeit
  • Funktionelle Oberfläche für Korrosions- und Verschleißschutz
  • Maßhaltige Beschichtung
  • Hohe chemische Beständigkeit
  • Hohe Abriebfestigkeit
  • Blei- und cadmiumfreier Schichtaufbau

    Interessant für

    • Automotive
    • Elektronische Steuer- und Regelgeräte
    • Elektroindustrie- bspw. Kühlkörper (Stanzkühlkörper, Druckgusskühlkörper), Gehäuse für Steuerungstechnik, leistungselektronische Geräte
    • Mikroelektronik
    • Maschinenbau
    • Anlagentechnik
    • Medizinindustrie / Medizinische Geräte
    • Feinmechanik / Optische Industrie
    • Luft- und Raumfahrtindustrie
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      Vorteile für den Kunden

      Die Neuentwicklungen ermöglichen erst den Einsatz des Leichtwerkstoffs Aluminium bei der Platine. Denn durch die spezielle chemisch Nickel-Beschichtung und die damit hergestellte Lötfähigkeit wird ein stoffschlüssiger Verbund zwischen Aluminium und dem Prozessor erst möglich gemacht. Nur dadurch ist die erforderliche Funktion der Wärmeableitung gewährleistet. Gleichzeitig wurde der Beschichtungsprozess mit Hilfe einer Wertstromoptimierung sowie durch eine besondere Gestelltechnik und Anpassung an die vorhandene Gestelltechnik des Kunden sehr effizient gestaltet.