Produkte & Lösungen

Bimetall-Bänder

AlCunnect ermöglicht

Ketten-Symbol weiß

Stoffschlüssige Verbindung

Die Realisierung einer stoffschlüssigen Verbindung von Kupfer und Aluminium

Karten-Symbol weiß

Hervorragende Haftung

Eine hervorragende mechanische Haftung der Aluminium- und Kupferwelt

Würfel-Box-Symbol weiß

Freie Geometrie

Weitestgehend frei wählbare Geometrien

Wassertropfen-Symbol weiß

Korrosionsschutz

In Verbindung mit dem eigens entwickelten Korrosionsschutz ist auch der Einsatz in korrosiver Umgebung möglich

Vorteile der Kombination
von Aluminium und Kupfer

Hand aufgehalten mit Geld darüber

Kostengünstig

Kostensenkung aufgrund des partiellen Ersatzes von teurem Kupfer durch Aluminium

Küchenwaagen-Symbol weiß

Gewichtsreduktion

Weniger Gewicht durch den Einsatz von Aluminium anstelle von Kupfer

Blitz-Symbol weiß

Leitfähigkeit

Gute elektrische Leitfähigkeit

Thermometer-Symbol weiß

Temperaturbeständigkeit

Temperaturbeständigkeit bis zu 200 °C

runder, weißer Kreis mit rotem Pluszeichen in der Mitte

Bimetall-Werkstoffverbund AlCunnect

Ein innovativer Materialverbund aus Aluminium und Kupfer

Steigende Anforderungen an Kühlsysteme in der Leistungselektronik sowie der Trend zur konsequenten Leichtbauweise im Automotive-Bereich verlangen von allen beteiligten Entwicklungspartnern eine innovative Ausrichtung. DODUCO hat sich diesen Herausforderungen frühzeitig gestellt und einen Bimetall-Werkstoffverbund aus den Metallen Kupfer und Aluminium entwickelt. Durch den Ersatz teuren Kupfers durch preiswerteres Aluminium können dabei erhebliche Kosten- und Gewichtseinsparungen verwirklicht werden.

Nutzenvorteile und Eigenschaften des Hybridmaterials AlCunnect

Durch die Werkstoffkombination und ihre individuellen Schichtdickenverhältnisse ergeben sich relevante Nutzenvorteile und Eigenschaften:

Kupfer ist bekannt für eine sehr hohe elektrische Leitfähigkeit, hat sich aber in den letzten Jahren zu einem teuren Rohstoff entwickelt. Das Material-Duo aus Kupfer und Aluminium mit seinem hochstabilen und elektrisch gut leitfähigen Verbund ermöglicht auf einfache Weise eine Verbindung der Aluminium- und Kupferwelt. Hierdurch können enorme Kosten- und Gewichtseinsparmöglichkeiten erschlossen werden, die bisher noch unzugänglich waren.

Aluminium weist die viertbeste elektrische und thermische Leitfähigkeit aller Metalle auf.

Nur Silber, Kupfer und Gold sind leitfähiger. Zwar übertrifft Aluminium in dieser Hinsicht nicht das Leistungsvermögen von Kupfer, ist aber wesentlich leichter und preiswerter.

Bei identischer elektrischer Leitfähigkeit von Kupfer und Aluminium ist der Querschnitt von Aluminium 1,6-fach größer als Kupfer, wiegt dennoch nur die Hälfte.

Ein weiterer positiver Aspekt durch den Einsatz des Hybridmaterials AlCunnect ist neben der Kosteneffizienz eine deutliche Gewichtsersparnis, was insbesondere im Automotive-Bereich eine entscheidende Rolle spielt. Gleichzeitig bringt das plattierte Bimetall aus Aluminium und Kupfer eine Temperaturbeständigkeit von bis zu 200 °C mit sich und zeichnet sich durch eine hervorragende mechanische Haftung aus.

Varianten des Bimetalls AlCunnect

Der Werkstoffverbund AlCunnect wird durch Kaltwalzplattierung der Metalle Aluminium und Kupfer hergestellt. Die anschließende Wärmebehandlung sorgt für eine hervorragende metallurgische Bindung.

DODUCO bietet dabei drei unterschiedliche Varianten des Werkstoffverbundes AlCunnect an, um den individuellen Bedürfnissen unserer Kunden nachkommen zu können. Die eine Variante für das entwickelte Hybridmaterial ist der Überlappverbund, welcher durch stirnseitiges Plattieren der beiden Werkstoffe realisiert wird. Eine weitere Variante ist der Flächenverbund, bei welchem die Kupfer- und Aluminiumhalbzeuge vollflächig plattiert werden. Die dritte Variante stellt der Inlayverbund dar, bei dem beispielsweise ein Kupferstreifen auf ein Aluminiumträgerband plattiert wird.

Der eigens bei DODUCO entwickelte Korrosionsschutz schützt vor Zerstörung durch korrosionsfördernde Medien, wie beispielsweise Wasser oder Salze.

Bimetall-Band Überlappverbund (kupfer- und silberfarben) stehend

Überlappverbund

Der Überlappverbund setzt sich aus zwei Komponenten zusammen, wobei der eine Teil aus Kupfer und der andere aus Aluminium besteht.
Das überlappend plattierte Bandmaterial kann mit einer Gesamtbreite von maximal 120 mm und einer Dicke von bis zu 2 mm hergestellt werden. Dabei beträgt die Breite des überlappenden Bereichs der Aluminium- und Kupferbänder ungefähr 5 mm. Das Breitenverhältnis der Aluminium- und Kupferbänder ist dabei individuell wählbar. Der Überlappverbund ist auf Wunsch als Coilware erhältlich.

Anwendungen für den überlappenden Verbund AlCunnect:

  • Steckverbinder / Aluminium-/Kupferkabel

  • Zellverbinder für Lithium-Ionen-Batterien

  • Elektromagnetische Spulen mit Aluminiumwicklung

Abmessungen im Überblick

Überlappverbund
GesamtbreiteBis ca. 12 mm / 4.72″
DickenBis ca. 2 mm / 0.08″
Breite der ÜberlappzoneCa. 5 mm / 0.2″
Breitenverhältnisse AI/CuWeitestgehend frei wählbar

Flächenverbund

Bei der vollflächig plattierten Variante des Bimetalls AlCunnect sind die Aluminium- und Kupferplatten über ihre Gesamtfläche miteinander verbunden. Diese Aluminium-Kupfer-Butzen sind in einer Breite bis zu ca. 200 mm und Gesamtdicke bis zu 10 mm erhältlich. Das Verhältnis der Aluminium- und Kupferdicke der Metall-Halbzeuge sind dabei weitestgehend frei wählbar.

Bimetall-Bänder Flächenverbund liegend und stehend
AlCunnect an fließgepressten Kühlkörpern mit Detailansicht

Anwendungen für den vollflächigen Verbund AlCunnect:

    • Kühlkörper für die Leistungselektronik

Abmessungen im Überblick

Flächenverbund
BreiteBis ca. 200 mm / 7.9″
Dickenverhältnisse AI/CuWeitestgehend frei wählbar
GesamtdickenBis ca. 10 mm / 0.4″

Kupfer-Inlay-Verbund

Beim Kupfer-Inlay-Verbund wird ein Kupferstreifen in ein Aluminiumträgerband plattiert. Bereits seit Jahrzehnten verfügt DODUCO über umfassende Prozesskompetenz beim Plattieren von Bändern. Der Inlay-Verbund ermöglicht dem Kunden, teures Kupfer lediglich an zwingend benötigten Stellen einzusetzen und somit Kosten zu sparen.

Bimetall-Band Kupfer-Inlay-Verbund
Batterie mit Kupfer-Inlay-Verbund mit Dateilansicht

Anwendungen für den Inlay-Verbund:

  • Zellverbinder

  • Batteriemanagementsysteme

  • Elektrische Steuerungen

  • Leistungselektronik

Abmessungen im Überblick

Inlay-Verbund
GesamtbreiteBis ca. 120 mm / 4.72″
DickenBis ca. 2 mm / 0.08″
Breite der InlayzoneCa. 5 mm bis 100% / 0.2″
Dicke des Kupfer-Inlaysmin. 20µm
max. ca. 25%

Korrosionsschutz

Wenn sich Kupfer und Aluminium in unmittelbarer Nähe zueinander befinden, kann schon etwas Feuchtigkeit genügen, um einen Korrosionsprozess in Gang zu setzen. Speziell hierfür entwickelte DODUCO Verfahren, die den Korrosionsschutz sicherstellen. Dabei kann der Werkstoffverbund AlCunnect durch einen organischen als auch anorganischen Korrosionsschutz gegen zerstörerische Umwelteinflüsse versiegelt werden. Sowohl die galvanische als auch die isolierende Beschichtung wurden in Kooperation mit führenden Zulieferern der Automotive-Branche durch DIN-Salzsprühnebeltests qualifiziert.

drei Stanzteile mit Korrosionsschutz

Organischer Korrosionsschutz

Die Beschichtung mit einem isolierenden Lacksystem stellt eine Variante für das Bimetall AlCunnect dar. Der speziell dafür entwickelte Lack kann in einem „Spray-Coating“-Prozess vollflächig oder selektiv in Reel-to-Reel-Beschichtungstechnik auf das Hybridmaterial aufgebracht werden. Die kurze Aushärtezeit sowie der Einsatz in einem weiten Temperaturbereich stellt eine Besonderheit dieses Korrosionsschutzes dar.

Anorganischer Korrosionsschutz

Eine weitere Variante der Korrosion entgegenzuwirken stellt die galvanische Beschichtung von AlCunnect dar. Dabei wird der Aluminium-Kupfer-Hybridverbund selektiv in Reel-to-Reel-Anlagen beschichtet. Hierbei hat sich als Oberfläche Zinn als zielführend und prozesssicher erwiesen.

Vergleich zwischen Aluminium und Kupfer

Wenn man Aluminium und Kupfer miteinander vergleicht, besteht eine Reihe von Unterschieden. Grundlegend wird dabei Kupfer als Basis angenommen, um Vergleichszahlen zu erstellen. Zum einen kann man einen Vergleich zwischen querschnittsgleichem Aluminium und Kupfer durchführen. Zum anderen werden Dichte, Preis und Leitwert in Betracht gezogen. Bei den Ergebnissen für den selben Querschnitt von Aluminium und Kupfer ist letztendlich festzustellen, dass Aluminium preisgünstiger ist und ungefähr ein Zehntel vom Kupferpreis aufweist. Vergleichsweise hat Aluminium eine geringere Dichte, wobei es sich dennoch durch einen beachtlichen Leitwert charakterisiert.

Wenn man leitwertgleiches Aluminium und Kupfer in Gewicht, Preis und Querschnitt vergleicht, ist der benötigte Querschnitt des Aluminiums größer, um die identische Leitfähigkeit des Kupfers zu erreichen. Ausgehend von derselben Leitfähigkeit wird im Gewicht deutlich, dass das Aluminium dennoch nur halb so viel wiegt. Außerdem bleibt Aluminium trotz des größeren Querschnitts sehr preisgünstig, im Gegensatz zu Kupfer.

Abb1: Vergleich für querschnittsgleiche Leiter (Cu=100%)

Vergleich zwischen AlCunnect und Cupal

Cupal (Hersteller Fa. VSW Hetzel e.K.) ist ein Werkstoffverbund aus Aluminium und Kupfer, welcher vollflächig plattiert wird. Stellt man nun die Bimetalle AlCunnect und Cupal gegenüber, findet man einige Unterschiede:

Im Vergleich zu den Schichtdicken von Cupal, die zwischen 0,5 und 2 mm liegen, ist es DODUCO mit AlCunnect möglich, dickere Schichten von bis zu 10 mm zu realisieren. Desweiteren betragen die Aluminium-Kupfer-Verhältnisse der Schichten von Cupal 30:70 bzw. 20:80. Vergleichsweise dazu sind die Dickenverhältnisse von AlCunnect weitestgehend frei wählbar. Zusätzlich zur Kompetenz des vollflächigen Plattierens verfügt DODUCO über die Prozesstechnik eines weiteren Herstellverfahrens, welches das überlappende Plattieren der Metalle Aluminium und Kupfer darstellt. Durch den Überlapp-Verbund bieten sich weitere Anwendungen für das Hybridmaterial an.

Abb2: Vergleich für leitwertgleiche Leiter (Cu=100%)

AICunnectCupal
SchichtdickeBis ca. 10 mm / 0.42″0,5 – 2 mm / 0.02 – 0.08″
Aluminium-Kupfer-VerhältnisseWeitestgehend frei wählbar30:70 oder 20:80
HerstellerverfahrenÜberlappendes und vollflächiges PlattierenVollflächiges Plattieren
Bimetall-Band Überlappverbund (kupfer- und silberfarben) stehend

Al-Si-plattierte Bänder

Vor allem in der Leistungselektronik und Automobilindustrie werden bondbare Oberflächen für die Verbindung von Trägerwerkstoffen mit elektronischen Bauteilen benötigt. DODUCO verfügt über langjährige Erfahrung im Bereich walzplattierter Bänder mit Aluminium-Silizium-Einlagen und freut sich auf Ihre Anfragen.

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Manfred Ruf
Vertrieb Bimetall-Bänder

Tel.: + 49 (0) 7231 602-637
Mail: mruf@doduco.net

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