Experimentelle und numerische Analyse des Fließverhaltens von hochviskosen Wärmeleitstoffen im Fertigungsprozess

Im Rahmen des IGF-Vorhabens „Experimentelle und numerische Analyse des Fließverhaltens von hochviskosen Wärmeleitstoffen im Fertigungsprozess“ wurde ein methodischer Ansatz zur Analyse und Auslegung von Fügeprozessen bei der Integration von thermisch zu koppelnden Batteriemodulen entwickelt. Im Fokus standen hochviskose Wärmeleitpasten, wie sie in der Elektromobilität zur thermischen Anbindung von Batteriezellen an das Thermomanagementsystem eingesetzt werden. Die Untersuchung adressierte zentrale Herausforderungen, wie die Druckempfindlichkeit moderner Zelltypen, die erhöhte Viskosität und Abrasivität der Pasten sowie die Vermeidung von Lufteinschlüssen. Das Projekt verfolgte einen kombinierten experimentell-numerischen Ansatz. Dabei wurden prozessrelevante Einflussfaktoren (z. B. Applikationsmuster, Temperatur, Fügespalt, Viskosität) systematisch untersucht und ihre Wirkung auf das Fließverhalten und die resultierenden mechanischen Spannungen analysiert. Parallel dazu wurden numerische Modellierungsmethoden zur Beschreibung der Fluid-Struktur-Interaktion (FSI) entwickelt und validiert. Der entwickelte AMMG-Ansatz erwies sich dabei als besonders geeignet für die praxisgerechte Simulation des Fügeprozesses. Die erzielten Ergebnisse ermöglichen eine ressourcenschonende Prozessauslegung und unterstützen insbesondere kleine und mittlere Unternehmen (KMU) dabei, Fügeprozesse für druckempfindliche Batteriezellen effizient und qualitätsgesichert zu gestalten. Durch die Reduzierung von mechanischer Belastung, Verbesserung der Wärmeübertragung und Steigerung der Prozessrobustheit wird ein Beitrag zur Effizienzsteigerung und Nachhaltigkeit in der Elektromobilität geleistet.