Damit dies auch nach vielen Jahreszeitenwechseln noch zuverlässig funktioniert, müssen die verarbeiteten Heizdrähte hohe physikalische und mechanische Anforderungen erfüllen und Parameter genauestens aufeinander abgestimmt werden. Im Worst Case stellt die Fahrt ein hohes Sicherheitsrisiko dar, weil wichtige Systeme ausfallen.

Feinstdrähte für unterschiedliche Anwendungen
Eine Lösung bietet die Elschukom GmbH. Das erfahrene Unternehmen entwickelt und produziert seit mehr als 30 Jahren Feinstdrähte für unterschiedliche Anwendungen und stimmt die gewünschten Produkte in enger Zusammenarbeit mit dem Kunden passgenau auf die individuellen Anforderungen ab. Die Langzeitstabilität der Heizdrähte wird dabei ebenso berücksichtigt wie jahreszeitbedingte Temperaturlastwechsel, der Einbau in einer vibrationsreichen Umgebung und Wünsche bezüglich des Fahrzeugdesigns.

Heizdrähte bestehen in der Regel aus Metallen beziehungsweise Legierungen mit einem hohen, spezifischen elektrischen Widerstand. Gleichzeitig wird eine geringe Oxidationsneigung bei einem sehr kleinen Temperaturkoeffizienten gefordert. Diese Eigenschaften ermöglichen es den Heizdrähten, die Lenkrad- und Scheibenheizung auch bei winterlichen Temperaturen funktionstüchtig zu halten, ohne schon nach kürzester Zeit Alterungserscheinungen aufzuweisen. Inzwischen erfüllen die Komponenten jedoch auch weitere sicherheitsrelevante Aspekte, deren Funktionsfähigkeit vor allem im Winter bei eisigen Temperaturen gewährleistet werden muss. So sorgen Heizdrähte für eisfreie LED-Scheinwerfer, befreien installierte Kamerasysteme von Eis und Schnee oder verhindern, dass AdBlue-Leitungen einfrieren können. Die Anforderungen an diese Elemente im Fahrzeug sind deshalb besonders hoch.

Langzeitstabilität auch bei häufigen Temperaturlastwechseln gefordert
„Bei Heizleitern im Fahrzeugbereich müssen zahlreiche Parameter entsprechend den Herstellervorgaben exakt aufeinander abgestimmt werden“, erklärt Dominic Thauer, Leiter Forschung und Entwicklung bei Elschukom. „Relevante Eigenschaften sind eine gute Verlegbarkeit, die elektrische Leistungserzeugung sowie die optische Oberflächenbeschaffenheit, die bei der Entwicklung individuell berücksichtigt werden müssen.“ Zu den wichtigsten Einflussgrößen zählt außerdem die Langzeitstabilität der Kontaktierung des eingesetzten Heizdrahtes: Ob bei Minustemperaturen unter -20 °C, bei direkter Sonneneinstrahlung und Temperaturen über +40 °C oder in besonders vibrations- und bewegungsreichen Umgebungen wie auf unebenen oder vereisten Straßen – das eingesetzte Material muss langfristig stabil bleiben und die Kontaktierung zu den Anschlüssen zuverlässig aufrechterhalten werden. Die Eigenschaften des Materials dürfen sich daher über einen langen Zeitraum hinweg nicht wesentlich verändern und damit die Qualität beeinflussen.

Daneben ist es wichtig, die Designvorgaben der Hersteller zu berücksichtigen. So werden häufig Drähte mit verschiedenfarbigen Beschichtungen gewünscht oder der Heizleiter, der in der Regel in Textilien eingewoben oder in Kunststoff eingebettet wird, muss auf einer begrenzten Fläche eingebaut werden und ist auf eine bestimmte Länge begrenzt. Um trotz diverser Einschränkungen die geforderte Flächenheizleistung erreichen zu können, wird der Draht deshalb in Spiral- oder Mäanderform mit exakt berechneten Biegeradien und Abständen zueinander verlegt. „Jeder einzelne dieser Parameter muss berücksichtigt werden“, erklärt Thauer. „Eine Produktion von der Stange ist deshalb weder möglich noch zielführend, sollen alle Anforderungen präzise erfüllt werden und die Materialeigenschaften langfristig stabil bleiben. Denn jedes Fahrzeugmodell zeichnet sich durch ein anderes Design sowie unterschiedliche Ausstattungsdetails und Platzverhältnisse aus.“

Langjährige Erfahrung ermöglicht große Bandbreite an Einstellungen
Da Elschukom bereits jahrzehntelange Erfahrung in der Feinstdrahtfertigung inklusive Drahtzug, Glühen und Lackierung sowie in der galvanischen Beschichtung für verschiedene Anwendungsgebiete hat, kann das Unternehmen die Automobilhersteller optimal bei der Entwicklung und Produktion der geforderten Heizdrähte auch mit kleinsten Durchmessern zwischen circa 10 µm bis 150 µm unterstützen. Die Zusammenarbeit beginnt bereits mit der Beratung und gemeinsamen Entwicklung, geht über die Herstellung von kleinen Mustermengen und begleitet auch die Serienproduktion. Dabei werden Heizleiterlegierungen wie FeCr, NiCr und CuNi, aber auch spezielle CuAg- oder CuMnNi-Legierungen exakt aufgrund der geforderten Eigenschaften ausgewählt und angepasst. So lassen sich die gewünschten Parameter wie Widerstand, mechanische Festigkeit, Dehnung, Oberflächenfarbe und -beschichtung sowie Wärmeleitverhalten und -stabilität auch in Abhängigkeit der verwendeten Kunststoffe, in die der Draht eingebettet werden soll, präzise einstellen.

„Jede dieser hochgenau spezifizierten physikalischen Eigenschaften wird ständig durch Messungen überprüft und in Werksprüfzeugnissen dokumentiert. Dadurch gewährleisten wir, dass die Ergebnisse jederzeit reproduzierbar sind und alle Heizdrähte einer Serie – ob bei einer Produktionsmenge von 10 m oder 1000 km – über die gesamte Länge hinweg dieselben Eigenschaften aufweisen“, erläutert Thauer. „Außerdem arbeiten wir kontinuierlich an der Optimierung unserer Entwicklungs- und Herstellungsprozesse und kooperieren eng mit Universitäten und Instituten zur Materialforschung wie beispielsweise dem Zentrum für Mikro- und Nanotechnologie (ZMN), der TU Ilmenau oder dem Institut für Werkstoff- und Fügetechnik der TU Magdeburg.“ So wird außerdem sichergestellt, dass der Heizdraht immer auf Basis von neuesten Forschungsergebnissen entwickelt wird und die geforderten Eigenschaften mit einem möglichst niedrigen wirtschaftlichen Aufwand erreicht werden.

Elektrofahrzeuge stellen besondere Anforderungen an Heizdrähte
Nicht nur Fahrzeuge mit einem klassischen Verbrennungsmotor, sondern auch batteriebetriebene Elektrofahrzeuge werden mit Heizdrähten ausgestattet. „Das Besondere in diesem Fall ist, dass die Wärmeentwicklung nicht wie sonst üblich über den Motor entsteht“, berichtet Thauer. „Deshalb muss die gesamte thermische Leistung über die Heizdrähte erfolgen, wodurch besonders hohe Anforderungen an die Energieverteilung und die Fahrzeugbatterie gestellt werden.“ So werden die Heizdrähte und die entsprechenden Parameter besonders präzise auf die nötige Flächenheizleistung eingestellt. Doch auch in diesem Segment verfügt Elschukom über umfangreiche Erfahrung, um die Anforderungen zu erfüllen und in enger Kooperation mit den Automobilherstellern zeitnah einen passenden Heizdraht zu entwickeln.

Elschukom GmbH
Gewerbestraße 87, 98669 Veilsdorf
Tel.: +49 3685 4191-50
info@elschukom.com
www.elschukom.com

Zum Unternehmen
Die Elschukom GmbH wurde im Jahr 1990 im thüringischen Veilsdorf gegründet und bald darauf von den drei Geschäftsführern Johannes Teutsch, Manfred Thauer und Karl Poerschke geleitet. Heute führt Frau Ute Poerschke als geschäftsführende Gesellschafterin das Unternehmen. Zu Beginn wurden Geräteschutz- und Automobilsicherungen, aber auch Schutzbauteile für die Telekommunikation hergestellt. Bereits 1993 wurden die ersten Schmelzleiterdrähte für den Eigenbedarf gefertigt. Das bildete die Grundlage für die heute weltweite Belieferung mit Feinst- und Ultrafeinstdrähten.

Seit der Gründung wurde die Forschungs- und Entwicklungsabteilung immer weiter ausgebaut. Sie ist seit 2014 unter der Leitung von Herrn Dominic Thauer, welcher die Leidenschaft für Feinstdrahtanwendungen in zweiter Generation fortführt. Ute Poerschke fördert innovative Entwicklungen durch die Einführung neuer Fertigungstechnologien. Dazu zählen weitere Galvanikstraßen, optimierte Spul- und Drahtziehtechnologien sowie die Integration neuer Anlagen zum Hochtemperatur-Durchlaufglühen in die Produktion. Auf diese Weise kann Elschukom heute Feinstdrähte präzise und schnell nach Kundenanforderungen entwickeln und fertigen. Die Produkte des Unternehmens sind auf allen Kontinenten erhältlich. Zusätzlich ist Elschukom mit drei Handelsvertretungen in Asien aktiv und hat Handelspartner in den USA. Am Entwicklungs- und Fertigungsstandort in Veilsdorf sind 100 Mitarbeiter beschäftigt.