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Experimentelle und numerische Analyse des Fließverhaltens von hochviskosen Wärmeleitstoffen im Fertigungsprozess

Zur Speicherung der elektrischen Energie werden Hochvoltbatteriemodule eingesetzt, die in Batteriegehäusen im Fahrzeugunterboden integriert werden. Das Sicherstellen der optimalen Betriebstemperatur der Batteriezellen hat hohe Priorität. Aus diesem Grund verfügen Batteriegehäuse über Thermomanagementsysteme (TMS), mit denen die Batteriemodule thermisch gekoppelt werden müssen. Diese Kopplung wird vielfach durch den Einsatz von Wärmeleitpasten (WLP) realisiert. Der Fügevorgang von Batteriemodul und Batteriegehäuseboden, in welchem in aktuellen Konzepten das TMS integriert ist, führt zu neuen Herausforderungen in der Auslegung des Fügeprozesses. Im Rahmen des Projektes werden experimentelle Methoden und numerische Modellierungsstrategien zur Untersuchung des Fließverhaltens der WLP entwickelt. In experimentellen Arbeiten wird die WLP charakterisiert und in Quetschversuchen unter realitätsnahen Beanspruchungen getestet. Reaktionskräfte und optische Auswertungsmethoden dienen der Validierung. Die numerischen Untersuchungen zur Prognose des Fließverhaltens und der Fügekräfte stützen sich u.a. auf das erweiterte Lagrange-Euler(ALE)-Verfahren. Das Fließverhalten von WLP kann mit dieser Methode sehr gut abgebildet werden. Im Fokus der weiteren Arbeiten steht darüber hinaus die präzise Vorhersage der Fügekräfte, um die Beanspruchungen der Batteriezellen und die Deformationen des Batteriegehäuses für die Optimierung der Fügeprozesse in der Praxis bewerten zu können.