Dichtungen für den Mobilitätssektor

Im Mobilitätssektor spielen Dichtungen eine entscheidende Rolle, ganz egal ob bei Autos, Schiffen oder Flugzeugen. (Quelle: Pixabay)

Im Mobilitätssektor spielen Dichtungen eine entscheidende Rolle, die oft unterschätzt wird. Sie sind wesentliche Komponenten in einer Vielzahl von Anwendungen, von Automobilen über Züge bis hin zu Luft- und Raumfahrzeugen. Ihre Hauptaufgabe besteht darin, verschiedene Materialien und Systeme vor äußeren Einflüssen zu schützen und gleichzeitig die Funktionalität und Sicherheit der Fahrzeuge zu gewährleisten. Dichtungen verhindern das Austreten von Flüssigkeiten und Gasen, schützen vor Staub und Schmutz und tragen maßgeblich zur Effizienz und Langlebigkeit technischer Systeme bei.

Die Anforderungen an Dichtungen im Mobilitätssektor sind hoch und vielfältig. Sie müssen extremen Bedingungen standhalten: Temperaturunterschieden, Vibrationen, Druckveränderungen und chemischen Einflüssen. Die fortschreitende Entwicklung in Bereichen wie Elektromobilität, autonomes Fahren und Leichtbau setzt innovative Dichtungsmaterialien und -technologien voraus. Neben der technischen Leistungsfähigkeit müssen Dichtungen auch den wachsenden Ansprüchen an Nachhaltigkeit gerecht werden. Der Einsatz von recycelbaren Materialien und die Reduktion von CO2-Emissionen in der Herstellung sind zunehmend von Bedeutung.

Die CTIS-Systeme von Freudenberg werden direkt in der Radnabe verbaut, um sie vor Umwelteinflüssen zu schützen. (Quelle: Freudenberg Sealing Technologies)

Die Zukunft der Dichtungstechnologie im Mobilitätssektor ist geprägt von Innovation und technologischem Fortschritt. Neue Materialien, wie Hochleistungspolymere und Elastomere, sowie fortschrittliche Fertigungsverfahren wie 3D-Druck, bieten enorme Potenziale zur Verbesserung der Leistung und Zuverlässigkeit von Dichtungen. Gleichzeitig ermöglichen digitale Entwicklungen, beispielsweise durch Simulationen und künstliche Intelligenz, eine präzisere Auslegung und Optimierung von Dichtungen. Diese Trends versprechen eine kontinuierliche Weiterentwicklung, die den Mobilitätssektor in den kommenden Jahren nachhaltig beeinflussen wird.

Dichtungen regeln Reifendruck für sicheres Fahren

Freudenberg Sealing Technologies bietet Dichtungen für zentrale Reifendruckregelanlagen (CTIS) an, die den Reifendruck automatisch anpassen. Mit einem Knopfdruck und ohne das Fahrzeug verlassen zu müssen können Fahrende den Reifendruck an wechselnde Bodenbedingungen anpassen. Das spart CO2 ein und verlängert außerdem die Lebensdauer der Reifen.

Sei es bei der Feldwirtschaft mit einem Traktor oder der Fahrt mit einem Lkw auf der Straße: Der Reifendruck beeinflusst die Leistung erheblich. Optimal mit Luft gefüllte Traktorreifen sparen Kraftstoff, ermöglichen den Landwirten ein schnelleres Arbeiten und reduzieren die Verdichtung des Bodens. Im Gegensatz dazu verursachen zu stark befüllte Reifen Bodenschäden und verringern die Effizienz. Genauso ist ein Lkw mit korrektem Reifendruck deutlich sicherer unterwegs. Falsch befüllte Reifen begünstigen den Verschleiß und erschweren zudem das Fahrzeughandling.

Optimal mit Luft gefüllte Traktorreifen sparen Kraftstoff, ermöglichen den Landwirten ein schnelleres Arbeiten und reduzieren die Verdichtung des Bodens. (Quelle: Pixabay)

Diesen Herausforderungen begegnet Freudenberg Sealing Technologies mit seinem Sortiment an Dichtungen für unterschiedliche CTIS für Schwerlastanwendungen. Dabei vereint der Hersteller sein Know-how in Sachen Materialien und Konstruktion mit fortschrittlicher Elektronik und Sensortechnologien, um den speziellen Anforderungen von Schwerlastanwendungen gerecht zu werden. Die Systeme liefern eine automatisierte CTIS-Funktion und werden in den Montagelinien der Fahrzeughersteller direkt in den Achsanwendungen verbaut.

“Die Dichtungen für zentrale Reifendruckregelsysteme von Freudenberg passen den Reifendruck bequem an die Bodenverhältnisse an, ohne dass die Fahrzeugführer ihre Kabinen verlassen und manuelle CTIS-Systeme bedienen müssen. Das spart Zeit und bietet den Fahrenden deutlich mehr Sicherheit”, sagt Jens Wolfram, Global Segment Director, Mobile Machinery Agriculture bei General Industry. “Aktuelle Systeme mit außenliegenden Leitungen sind anfällig für vorzeitige Ausfälle, da ihre Komponenten durch Beschädigungen des Systems oder der Leitungen gefährdet sind. Die CTI- Dichtungslösungen von Freudenberg sind in der Radnabe positioniert und sind somit keiner Gefährdung durch äußere Einflüsse bei landwirtschaftlichen Arbeitsprozessen ausgesetzt. Ein entscheidender Vorteil und ein Alleinstellungsmerkmal, gegenüber den außenliegenden Systemen der Wettbewerber.“

Maximale Anpassungsfähigkeit

CTIS müssen je nach Anwendung hohen und sehr individuellen Anforderungen gerecht werden. Die Dichtungen von Freudenberg passen den Reifendruck gleichzeitig an die Straßen- und Bodenverhältnisse sowie die Fahrzeugbeladung an. So sparen die Systeme Kraftstoff, senken den Fahrzeugverschleiß und reduzieren Vibrationen für ein komfortableres Fahrgefühl.

Die CTIS-Technologie von Freudenberg umfasst eine neue, doppellippige Dichtungskomponente, die im Inneren der Radnabe montiert ist. Auf diese Weise wird das Öl in der Radnabe von der Druckluft getrennt, die in den Reifen strömt, und kann die Druckluft aufnehmen, die zum und vom Reifen fließt. Ein außen am Reifen montierter Schlauch ist damit überflüssig.

Die Studierenden des EPFL Racing Teams bauen jedes Jahr einen neuen Rennwagen. (Quelle: Angst+Pfister / EPFL Racing Team)

Eine Luftlippe sorgt für eine stabile Funktion des CTIS bis zu 8 bar bei einer Umfangsgeschwindigkeit von bis zu 4,5 m/s. Die druck- und geschwindigkeitsoptimierte Dichtung reduziert dabei den Leistungsverlust des Fahrzeugs. Im Vergleich mit anderen Reifendruckregelsystemen gleicht das Freudenberg-System den Luftdruck auf beiden Seiten der Dichtlippe aus, was deutlich geringere Leistungsverluste mit sich bringt. Die daraus resultierende Kraft minimiert dementsprechend die radiale Belastung der Dichtlippe.

Dichtungshersteller unterstützt Schweizer Racing Team

Ambitioniert und mit vielen Innovation im Fahrzeug will das „EPFL Racing Team“ zur Spitze in der Formula Student aufschließen. Dafür investierte es auch in eine leistungsfähigere Hochvolt-Batterie. Ein Dichtungshersteller aus der Schweiz unterstützte das Vorhaben mit Material und Knowhow. Die Formula Student ist ein Wettbewerb angehender Ingenieure. Studierendenteams aus über 50 Ländern und Hunderten von Universitäten entwerfen und bauen dafür eigene Boliden. Punkte sammeln sie in statischen Disziplinen neben und in dynamischen auf der Rennstrecke.

An der École Polytechnique Fédéral de Lausanne (EPFL) formierte sich 2017 das „EPFL Racing Team“. 2019 nahm es erstmals an Wettbewerben teil. Mittlerweile besteht es aus rund hundert Studierenden und konstruierte seinen vierten Rennwagen „Ariane“ für die Saison 2023. Die Studierenden des EPFL Racing Teams bauen jedes Jahr einen neuen Rennwagen: Im September startet das Design, bis Mai sind die Autos einsatzbereit. Im Juni folgen eine Testphase und ab Juli die Wettbewerbe. Die Fahrer werden jeweils bei einem teaminternen Karting-Event in der Schweiz erkoren.

Die Wettbewerbe finden teils auf renommierten Rennstrecken statt wie dem Hungaroring oder dem Hockenheimring.

„Mit Ariane wollten wir zu den führenden Teams aufschließen», erzählt Etienne Hofstetter, der mit seinem Team für die Hochvolt-Batterie verantwortlich ist. In den ersten Jahren habe man es ins Mittelfeld geschafft. Entscheidend für den Erfolg auf der Strecke sind vor allem Beschleunigung, Wendigkeit und Zuverlässigkeit der Autos. Auf den relativ kurzen Geraden erreichen sie rund 100 km/h.

Strenge Inspektionen für kompetitives Kräftemessen

Die Wettbewerbe finden teils auf renommierten Rennstrecken statt wie dem Hungaroring oder dem Hockenheimring. Sie dauern jeweils eine Woche und beginnen mit Inspektionen des Gefährts. Nur wer sie besteht, wird zu den dynamischen Wettbewerben zugelassen. Es gibt beispielsweise Konzeptpräsentation gegenüber Richtern, die Ingenieurskompetenz und Geschäftssinn bewerten. Getestet wird etwa auch die Beschleunigung auf Geraden. Der krönende Abschluss bildet das Endurance-Rennen. Gewertet wird auch die Effizienz: Wie viel Energie benötigen die Wagen für die erreichte Zeit?

Für die Teilnahme gibt es ein komplexes 130-seitiges Regelwerk, der größte Teil davon dreht sich um die Sicherheit. „Auf die neue Saison hin erhöhte der Verband die Anforderungen der Batteriekonstruktion bezüglich Brandschutznormen“, erzählt Etienne Hofstetter.

Dabei geht es um strukturelle Kunststoffteile. Sie halten die zusammengelöteten Batteriezellen zusammen und schützen diese. Bisher hatte das Team das Material dafür über den Online-Shop des Dichtungsherstellers Angst+Pfister bestellt, sogenannte POM-C-Platten, und fertigte die Teile dann selbst an. Neu benötigte das Batterieteam Werkstoffe nach Brandschutznorm UL94-V0, um mit dem Regelwerk 2023 konform zu sein. Das ist Material, bei dem Flammen innerhalb von zehn Sekunden verlöschen müssen und maximal 30 Sekunden nachglimmen dürfen. „Eine Recherche zeigte, dass das bisherige POM-C die Brandschutznorm nicht erfüllt, aber wir uns Hochleistungskunststoffe wie PEEK nicht leisten konnten. Wir benötigten ziemlich viel Rohmaterial, das zugefräst werden muss“, so Etienne Hofstetter. Also wandte er sich an Angst+Pfister.