Revolutionäre Technologie verbessert elektrische Kontakte in Autos

Saarbrücken. In modernen Autos werden heutzutage über 2.000 Steckverbindungen für Kameras, Sensoren und eine wachsende Anzahl an komfortablen Funktionen verwendet. Diese Steckverbindungen werden kontinuierlich verbessert, um Sicherheit und Verschleißfestigkeit elektrischer Kontakte zu gewährleisten. Die Forschung auf diesem Gebiet wurde sogar mit Preisen ausgezeichnet.

Es ist wichtig, dass diese Kontakte auch unter widrigen Bedingungen wie Kälte, Nässe oder starken Vibrationen zuverlässig und ohne jegliche Unterbrechungen funktionieren. Frank Mücklich, ein Materialforscher, hat ein Laserverfahren entwickelt, das die Oberflächen der elektrischen Kontakte deutlich widerstandsfähiger und mit geringeren Verlusten macht. Der Saarbrücker Professor wurde für seine bemerkenswerten Leistungen im Bereich der elektrischen Kontakte mit dem Albert-Keil-Preis des Verbandes der Elektrotechnik (VDE) geehrt.

Der überwiegende Teil der Probleme bei Autos liegt heutzutage im elektrischen System. Wenn in der Autoelektronik eine solche Fehlermeldung angezeigt wird, liegt dies oft nicht an Defekten in komplexen Schaltkreisen, sondern an einer der vielen Steckverbindungen, die aufgrund von Temperaturänderungen, Feuchtigkeit oder Vibrationen kurzzeitig unterbrochen wurden – manchmal nur für einen sehr kurzen Moment.

Dank unserer Methode konnten wir den Kontaktwiderstand erheblich reduzieren, nämlich um beeindruckende 80 Prozent im Vergleich zu herkömmlichen elektrischen Kontakten mit konventionellen Oberflächen. Durch diese Technologie kann die Gesamtfunktionssicherheit erheblich verbessert werden, insbesondere angesichts der über 2000 Steckkontakte in einem durchschnittlichen Mittelklassewagen, sagt Frank Mücklich, ein Professor für Funktionswerkstoffe an der Universität des Saarlandes.

In Zusammenarbeit mit seinem Team hat der Materialforscher ein Verfahren namens Direkte Laser-Interferenz-Strukturierung (DLIP – Direct Laser Interference Patterning) entwickelt. Dieses Verfahren ermöglicht eine biomimetische, mikrotopographische Strukturierung der Oberflächen. Mithilfe von mehreren gebündelten Laserstrahlen, die sich wellenförmig überlappen, werden auf der Oberfläche des Materials mikroskopisch feine und symmetrische Muster erzeugt. Diese Höhenstrukturen, die mikroskopisch fein und periodisch sind, werden in einem Bereich von Mikrometern erzeugt. Sie sind also noch kleiner als ein menschliches Haar. Außerdem können sie in einer technologisch effizienten Geschwindigkeit von bis zu einem Quadratmeter pro Minute aufgetragen werden.

Frank Mücklich erklärt, dass durch diese präzise Oberflächenstrukturierung die Steckverbindungen zuverlässiger funktionieren, selbst bei wiederholtem Öffnen und Schließen während regelmäßiger Inspektionen in Werkstätten weltweit. Dieses Verfahren orientiert sich an natürlichen Oberflächen, die ähnliche Mikrostrukturen aufweisen und dadurch besondere Effekte erzielen. Ein Beispiel dafür ist die Lotus-Pflanze, die über wasserabweisende Blätter verfügt, oder der Schmetterlingsflügel, der durch den Interferenzeffekt in verschiedenen Farben schimmert, ohne dass Farbstoffe verwendet werden.

Frank Mücklich, Leiter des Material Engineering Center Saarland (MECS) als Steinbeis-Forschungszentrum an der Universität des Saarlandes, erklärt, dass sie diese Lasertechnologie über viele Jahre hinweg in Zusammenarbeit mit Partnern weiterentwickelt haben, um sie marktreif zu machen. Dadurch kann sie heute effizient in den schnellen Prozessen der industriellen Massenproduktion eingesetzt werden. Zusammen mit Partnern hat Frank Mücklich die SurFunction GmbH gegründet, um diese innovative Technologieplattform in die industrielle Anwendung zu überführen.

Der Materialforscher hat jedoch noch weitere Technologien entwickelt, um den Anforderungen der Elektromobilität gerecht zu werden. Diese Technologien spielten ebenfalls eine Rolle bei der Verleihung des Albert-Keil-Preises durch den VDE. Frank Mücklich und sein Team sind in der Lage, mithilfe verschiedener 3D-Analysetechniken alle Veränderungen in der inneren Struktur von Materialien zu quantifizieren. Dies ermöglicht es ihnen, beispielsweise die Auswirkungen des Schaltens elektrischer Kontakte und der damit verbundenen hohen Stromdichte präzise darzustellen.

Mithilfe dieses Verfahrens können wir auf mikro-, nano- und atomarer Ebene erkennen, wie sich die innere Struktur eines Materials unter mechanischer und elektrischer Belastung verändert. Aufgrund der hohen Ladeleistungen bei Elektrofahrzeugen werden sowohl die elektrischen Kontakte als auch die Ladeinfrastruktur stark belastet. Dank neuer quantitativer Methoden können wir nun präzise nachverfolgen, welche Veränderungen in den Materialprozessen im Inneren auftreten und wie sie den elektrischen Widerstand beeinflussen, erklärt der Forscher aus Saarbrücken.

Dieser Faktor ist von entscheidender Bedeutung für die Zuverlässigkeit und Funktionalität autonomer Fahrzeuge, insbesondere im Hinblick auf die Energiewende mit einem immer größer werdenden Anteil an Elektrofahrzeugen.

Anmerkung für Hörfunk-Journalisten: Sie haben die Möglichkeit, Telefoninterviews in Studioqualität mit Wissenschaftlern der Universität des Saarlandes zu führen. Dies kann über eine IP-Verbindung mit Direktwahl oder über den ARD-Sternpunkt 106813020001 erfolgen. Bitte senden Sie Ihre Interviewanfragen an die Pressestelle unter der Nummer 0681 302-3610.

Schlagwörter: Laserverfahren + Direkte LaserInterferenzStrukturierung DLIP + Robuste elektrische Kontakte

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