Glas-Metall-Komponenten schützen dauerhaft die Sicherheitselektronik im Fahrzeug

Aktuelle Fahrzeuge bestechen durch hoch entwickelte aktive und passive Sicherheitssysteme. ABS verhindert, dass Räder bei einer Vollbremsung blockieren. ESP-Systeme verringern die Schleudergefahr bei Kurvenfahrten und sorgen dafür, dass Autos auch bei Glatteis oder Nässe die Spur halten. Zu den wichtigsten Erfindungen auf dem Gebiet der passiven Sicherheit zählt zweifelsohne der Airbag, der Fahrer und Insassen wirkungsvoll in beinahe allen Unfallsituationen ein „sicheres Polster“ bietet.

Zusätzlich garantieren bei einem Aufprall Gurtstraffer, dass die Gurte eng anliegen. Diese Sicherheit wird garantiert durch hoch spezialisierte Sensoren und eine immer schnellere Verarbeitung der von ihnen an die Steuergeräte gemeldeten Signale. Allerdings muss die sensible Elektronik der Sensoren vor schädlichen Umwelteinflüssen geschützt werden. Hierzu zählen starke Temperaturschwankungen, aggressive Gase sowie Dämpfe, Staub und Öl. Sollte ein Unfall geschehen, müssen die Sensoren schnell und zuverlässig arbeiten – und dies über die gesamte Lebenszeit des Fahrzeugs.

Sicherheit bis ins kleinste Detail

Um diese Anforderungen zu erfüllen, produziert die Schott Geschäftseinheit Electronic Packaging hermetische Glas-Metall-Durchführungen für die Verpackung und Verbindung der Sensoren und Elektronik im Automobil. Dabei handelt es sich um vakuumdichte Verschmelzungen von Glas mit Metall, eingesetzt zur Durchführung von elektrischen Leitern in hermetisch gekapselte Gehäuse. Das Einschmelzglas dient hier als Isolator. Bei der typischen Glas-Metall-Durchführung werden in ein äußeres Metallteil ein vorgeformtes Sinterglasteil und in dieses wiederum ein oder mehrere metallische Innenleiter eingeschmolzen. In den Fahrzeugen werden die Glas-Metall-Durchführungen von Schott in hermetisch versiegelten Elektrogehäusen und Durchführungen eingesetzt. Zu den erfolgreichsten Produkten zählen Durchführungen für Airbagzünder und Gurtstraffer.

Zuverlässigkeit optimiert

Für die Kombination aus Glas und Metall spricht insbesondere, dass Glas im Gegensatz zu seinem Werkstoffpendant Kunststoff wesentlich resistenter gegenüber Hitze und Kälte ist. Zusätzlich ist Glas extrem stabil und auch Chemikalien können dem Werkstoff nichts anhaben. „Diese Vorteile ermöglichen uns, die Forderung der Automobilindustrie nach einer Produktlebensdauer von mehr als 20 Jahren zu erfüllen“, resümiert Thomas Pfeiffer, Leiter der Produkt Division Automotive bei Schott Electronic Packaging in Landshut.

Perfektes Zusammenspiel

Glas-Metall-Verbindungen sichern die Zuverlässigkeit sowohl von Crash-Sensoren als auch Anzündelementen. So lässt sich der Crash-Sensor auf einem Glas-Metall Sockel aufbauen. Die Funktionseinheit besteht in der Regel aus einem piezoelektrischen Blättchen. Sobald sich die Fahrzeuggeschwindigkeit verändert, verbiegt sich das Blättchen um wenige Mikron , was zu einer Veränderung der Kristallstruktur des Blättchens führt. Diese Veränderung erzeugt elektrische Ladungen, die als Spannungspulse an eine elektronische Schaltung weitergeleitet werden. Nach einem komplexen Algorithmus ermittelt die Schaltung, ob die gesandten Pulse auf einen Unfall zurückzuführen sind. Ist dies der Fall, zündet sie blitzschnell den Gurtstraffer. Innerhalb von 5 bis 10 Millisekunden wird der Gurt um bis zu 30 cm angezogen. Es dauert nur weitere 30 Millisekunden bis der Airbag aktiviert wird. In beiden Fällen wird zunächst an die Anschlüsse des Anzündelements die Bordspannung des Autos angelegt. Sie bringt einen feinen, auf den Glaskörper aufgeschweißten Zündbrückendraht zum Glühen. Dieser zündet eine Pulverladung in einer Metallkapsel, die fest auf das Element geschweißt ist. Bei der folgenden Explosion platzt die Kapsel an den Sollbruchstellen auf und zündet in einer größeren Brennkammer den eigentlichen Treibsatz für die Sicherheitssysteme.

Auf dem Weg zum intelligenten Fahrzeug

Den Weg zum intelligenten Fahrzeug haben die Konstrukteure schon längst beschritten. Künftige Schutzsysteme sollen sich beispielsweise an die jeweilige Unfallsituation und die Insassen im Auto anpassen. Und mit Hilfe vorausschauender Sensoren könnten sich zukünftige Airbags schon vor einem Unfall entfalten, um die körperlichen Belastungen der Insassen vor und während eines Aufpralls zu mindern. Auch die Glas-Metall-Verbindungen von Schott leisten hierfür ihren Beitrag. Als Schlüsselfaktoren für den künftigen Erfolg dieser Verbindungen nennt Thomas Pfeiffer „Sicherheit“, Qualität“ und „Langlebigkeit“. „Die Null-Fehler Forderungen unserer Kunden stehen im Zentrum unserer täglichen Arbeit“, betont der Leiter der Produkt Division Automotive. „Daher werden wir die Glas-Metall-Verbindungen in puncto Robustheit und Funktionalität weiter optimieren.“ Ein weiterer wichtiger Faktor ist der Preis. Durch seine langjährige Erfahrung ist es dem Glasspezialisten Schott gelungen, die Produktionskosten für neue Glas-Metall Verbindungen stetig zu senken, bei gleichzeitig höheren Sicherheits- und Qualitätsansprüchen.

SCHOTT AG
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