Mobilität & Automotive

Mit dem Siegeszug der Battery Electric und der Plug-in Hybrid Electric Vehicles (BEV/PHEV) steigt auch die Nachfrage nach Traktionsbatterien. Für Sie ist es wichtig, auf jeder Fertigungsstufe sicherzustellen, dass der Elektrolyt nicht aus den Batteriezellen austritt oder mit Wasser bzw. Luftfeuchtigkeit in Berührung kommt – damit er nicht zu Flusssäure reagiert. Schon wegen der Kurzschlussgefahr darf natürlich auch kein Wasser in Batteriemodule und ‑packs eindringen.

Mit INFICON stellen Sie die Einhaltung von Dichtheitsanforderungen sicher. So ist unser ELT3000 das erste Gerät überhaupt, das bereits befüllte Lithium-Ionen-Zellen auf Lecks von wenigen Mikrometern Durchmesser testen kann – weil er austretendes Elektrolytlösungsmittel direkt nachweist. Dies hilft Ihnen, die angestrebte zehnjährige Lebensdauer Ihrer Batterien zu sichern. Dagegen eignen sich Geräte wie unser LDS3000 oder LDS3000 AQ für Ihre Dichtheitsprüfungen an Gehäusen, Kühlkreisläufen oder Elektromotoren. Und durch ihren hohen Gasfluss sind der XL3000flex und der Protec P3000XL für die automatische Roboter-Schnüffellecksuche an montierten Batteriepacks ideal.

Die Wasserstofftechnologie von Brennstoffzellenfahrzeugen bringt eigene Anforderungen an die Dichtheitsprüfung mit sich – an Wasserstofftanks und -leitungen, an die Wasserstoffrezirkulation und an die Bipolarplatten, die Sie später zu Fuel Cell Stacks zusammensetzen. Zu den typischen Versagensmodi von Brennstoffzellen zählen Crossover-Lecks zwischen Anode und Kathode oder Overboard-Lecks an Dichtungen, durch die Wasserstoff unkontrolliert mit Sauerstoff reagiert.

Auch in den Kühlkreislauf darf kein Wasserstoff austreten. Für alle wasserstoffführenden Komponenten sollten Sie möglichst kleine Grenzleckraten im Bereich von 10^-5 mbar∙ l/s verwenden, ähnlich wie bei CNG/LNG-Antrieben. An prüfgasbasierten Methoden führt darum kaum ein Weg vorbei. Manche Komponenten prüfen Sie am besten mit kurzen Taktzeiten in einer Vakuumkammer. Für vormontierte Systeme wie Wasserstoff-Tanksyteme empfiehlt sich die automatisierte Roboter-Schnüffellecksuche.

Im Antriebsstrang von Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor gibt es unterschiedlichste Komponenten, die Sie während des Fertigungsprozesses auf ihre Dichtheit prüfen müssen. Ob es um die Vorprüfung noch leerer Getriebegehäuse geht oder um die Öldichtheit der Wandlerautomatik. Ein Zweimassenschwungrad müssen Sie ebenso auf seine Dichtheit testen wie etwa einen Ladeluftkühler.

Bei all diesen Prüfaufgaben stoßen traditionelle Verfahren wie etwa Druckabfallprüfungen an ihre Grenzen. Ladeluftkühler sind schon prinzipbedingt für Temperaturschwankungen empfindlich. Temperaturänderungen können das Resultat einer Druckprüfung aber völlig unbrauchbar machen. Viel zuverlässiger sind für Sie die prüfgasbasierten Methoden von INFICON – wie der LDS3000 im Zusammenspiel mit einer Vakuumkammer oder der LDS3000 AQ für die kostengünstige Akkumulationskammer.

Durch strengere Normen zur Vermeidung von Kohlenwasserstoffemissionen haben sich die Anforderungen an die Dichtheit von Kraftstofftanks und Treibstoffsystemen in den vergangenen Jahren weltweit stetig erhöht. Tanks und Leitungen werden darum oft gegen Leckraten von 10^-4 bis 10^-6 mbar∙l/s getestet. Wasserbad- und Druckverfahren sind hier überfordert. Nur prüfgasbasierte Methoden helfen Ihnen weiter.

Aber auch wenn Sie Einspritzventile oder Benzinpumpen fertigen, sind genaue Dichtheitstests unverzichtbar. Bei Common-Rail-Einspritzanlagen sind die Anforderungen wegen der hohen Betriebsdrücke oft noch strenger. Für diese Komponentenkategorien liegen die Leckraten, gegen die Sie prüfen müssen, im Bereich zwischen 10^-4 bis 10^-6 mbar∙l/s. Hier haben sich Geräte wie der INFICON LDS3000 und LDS3000 AQ im industriellen Einsatz immer wieder bewährt.

R1234yf hat heute in fast allen Automobilen das klimaschädliche R134a abgelöst. Der Vorteil des neuen Kältemittels ist, dass es sich in Klimaanlagen beim gewohnten Druck von 30 bar betreiben lässt. Manche Hersteller im Luxussegment vermeiden etwaige Probleme mit dem brennbaren R1234yf, indem sie CO₂ (alias R744) verwenden – allerdings bei höheren Drücken und auch höherem konstruktiven Aufwand. In jedem Fall sollten Sie sich an der modernen Faustregel einer maximalen Leckrate von 2 g Kältemittel pro Jahr orientieren.

Dies entspricht der Prüfung gegen eine Heliumleckrate von 2∙10^-5 mbar∙l/s. Die meisten Klimaanlagenkomponenten müssen Sie also im Bereich von 10^-5 mbar∙l/s testen. Bei einer Prüfung in der Vakuumkammer mit dem INFICON LDS3000 erzielen Sie besonders kurze Taktzeiten. Aber Verdampfer, Kondensatoren, Schläuche oder Füllventile können Sie wahlweise auch mit der kostengünstigeren Akkumulationsmethode und dem LDS3000 AQ prüfen.

Die Reparatur von Aftermarket-MACs muss beim ersten Mal gründlich und korrekt durchgeführt werden, um Wiederholungsreparaturen und unzufriedene Kunden zu vermeiden.  Mit INFICON Automotive Service Tools (AST) können Reparaturtechniker sicher sein, dass sie kleine Lecks finden, die sonst große Probleme verursacht hätten.  Diese Reihe handgeführter Werkzeuge wurde speziell für die Kfz-Reparaturbranche entwickelt und eignet sich für alle Anwendungen, von Standardkältemitteln wie R134a und R1234yf bis hin zu CO2 und wasserstoffbildendem Gas. 

Alle Fahrzeugkomponenten, die unmittelbar sicherheitsrelevant sind, haben besondere Qualitätsansprüche – mit entsprechenden Anforderungen an die Dichtheit. Bremsschläuche, Bremsflüssigkeitsbehälter und Bremskraftverstärker etwa sollten Sie typischerweise gegen Leckraten im Bereich 10^-3 bis 10^-4 mbar∙l/s testen. Oft empfiehlt sich eine Helium-Prüfung in der Akkumulationskammer. Dagegen darf in pyrotechnische Gasgeneratoren keine Luftfeuchtigkeit eindringen – als Grenzleckrate wird darum oft 10^-6 mbar∙l/s gewählt.

Als Methode dient dabei meist das sogenannte Bombing: Zuerst setzen Sie den Zünder einem Helium-Überdruck aus, dann messen Sie in einer Vakuumkammer, wie viel Helium aus dem Prüfteil wieder austritt. Noch etwas höher sind die Dichtheitsanforderungen an Airbag-Kaltgasgeneratoren. Deren Helium-Argon-Gemisch muss seinen Überdruck über mehr als 10 oder 15 Jahre bewahren. Um dafür gegen die noch kleinere Helium-Leckrate von 10^-7 mbar∙l/s zu prüfen, benötigen Sie ebenfalls eine Vakuumkammer.

Autonome oder teilautonome Fahrzeuge mit Advanced Driver Assistance Systems (ADAS) verwenden ein ganzes Heer an Sensoren. Ausfallsicherheit ist für die sicherheitskritische ADAS-Sensortechnologie ein zentrales Kriterium. Darum ist bei den meisten Herstellern ein Six-Sigma-Ansatz mit 3,4 Fehlern unter einer Million unvorstellbar – viele verfolgen stattdessen eine Null-Fehler-Strategie: mit weniger als einem Versagensfall unter einer Milliarde Teilen.

Für LIDAR- wie für RADAR-Sensoren beispielsweise wäre ein Beschlagen hochproblematisch. Um das Eindringen von Luftfeuchtigkeit und damit ein mögliches Beschlagen auszuschließen, müssen diese Sensoren also gasdicht sein. Für Sie heißt das, Sie müssen sie bei der Fertigung gegen sehr kleine Grenzleckraten im Bereich von 10^-6 bis 10^-7 mbar∙l/s testen. Dies macht die Helium-Vakuumprüfung mit einem Gerät wie dem INFICON LDS3000 bereits bei vielen Herstellern zur Methode der Wahl.

Nach der Endmontage kann es erforderlich sein, vorgeprüfte Komponenten noch einmal auf die Dichtheit ihrer Verbindungsstellen zu testen. Dafür bietet Ihnen INFICON diverse Schnüffellecksuchgeräte. Der Ablauf: Sie befüllen Ihre Komponente unter Druck mit dem Prüfgas und führen dann die Schnüffelspitze des Geräts entweder manuell oder automatisiert über die neuralgischen Punkte der Oberfläche. Als Prüfgase eignen sich Helium oder Formiergas ebenso wie die gasförmigen Betriebsmedien, etwa R1234yf oder CO₂.

Für die Verbindungsstellen von Klimaanlagen, Einspritzsystemen oder Batteriekühlkreisläufen empfehlen sich INFICON Geräte wie der HLD6000 und der Ecotec E3000. Ein Schnüffellecksuchgerät wie der Sensistor Sentrac, der kostengünstiges Formiergas verwendet, kommt dagegen bei der Prüfung von Öl- und Wasserkreisläufen von Verbrennungsmotoren zum Einsatz. Geräte wie der INFICON XL3000flex und der Protec P3000XL eignen sich wegen ihres hohen Gasflusses sogar für die dynamische Roboterschnüffellecksuche.