Analyse der Anwendungsvorteile von Bimetallschrauben in Elektrofahrzeugen unter dem Gesichtspunkt von Leichtbau und Hochleistung

1. Vorteile des Leichtbaus

(1) Gewichtsreduzierung durch Werkstoffverbunde

Bimetallschrauben bestehen üblicherweise aus einer Kombination aus einer Außenschicht aus Leichtmetall und einer Innenschicht aus hochfestem Metall.

(2) Potenzial zur Substitution herkömmlicher Metalle

Im Zuge des Trends zu Leichtbauwerkstoffen im Automobilbau ersetzen Magnesium-Aluminium-Legierungen und hochfester Stahl zunehmend herkömmlichen Stahl. Durch die Kombination einer Außenschicht aus Leichtmetall mit einer Innenschicht aus hochfestem Stahl lösen Bimetallschrauben nicht nur das Problem der unzureichenden Festigkeit einzelner Leichtmetalle, sondern vermeiden auch die Gewichtsüberschüsse einer Vollstahlkonstruktion. Sie eignen sich für Schlüsselkomponenten wie Fahrgestell und Batteriepackbefestigung.

(3) Synergieeffekt mit Fahrzeugleichtbau

Elektrofahrzeuge erfordern systematische Gewichtsreduzierung. Als Verbindungselemente können Bimetallschrauben die Belastungsanforderungen an umliegende Komponenten reduzieren.

2. Leistungsvorteile

(1) Verbesserte Korrosions- und Verschleißfestigkeit
Batteriesysteme und Fahrgestelle von Elektrofahrzeugen sind häufig korrosiven Umgebungen wie Feuchtigkeit und Salznebel ausgesetzt. Bimetallschrauben verbessern die Korrosionsbeständigkeit durch eine Außenschicht aus Edelstahl oder einer plattierten Legierung. Eine Innenschicht aus hochfestem Stahl sorgt für Ermüdungsbeständigkeit im tragenden Kernbereich und verlängert die Lebensdauer.

(2) Anpassungsfähigkeit an hohe Temperaturen und dynamische Belastung
Motor und Batterie erzeugen im Betrieb hohe Temperaturen. Herkömmliche Magnesiumlegierungen erweichen leicht. Bimetallschrauben hingegen halten hohen Temperaturen durch das hochschmelzende Innenschichtmaterial stand. Gleichzeitig absorbiert die Verbundstruktur Vibrationsenergie und reduziert das Risiko einer Gewindelockerung.

(3) Zuverlässigkeit heterogener Materialverbindungen
Bei der Verbindung zwischen Kohlefasergehäuse und Metallteilen kann das heterogene Schnittstellendesign von Bimetallschrauben das Problem der Spannungskonzentration, das durch unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten entsteht, verringern und das Brechen oder Abfallen herkömmlicher Schrauben aufgrund von Materialinkongruenzen verhindern.