Laminatverbunde sind mehrschichtige Werkstoffe, die durch das Zusammenfügen von unterschiedlichen Schichten entstehen. Ziel ist es, die Vorteile der Einzelmaterialien zu kombinieren: hohe elektrische Isolation, mechanische Festigkeit und thermische Beständigkeit.
Einfach gesagt: Laminatverbunde sind „Material-Sandwiches“, die genau auf die Anforderungen von Elektromotoren, Generatoren und Transformatoren abgestimmt sind. Sie bilden die Basis vieler Isolierteile, die als Zuschnitte, Stanzteile oder Formteile in elektrische Maschinen eingebaut werden.
Aufbau und Funktionsprinzip
Ein Laminatverbund besteht aus mindestens zwei Lagen, die durch Kleben, Imprägnieren, Pressen oder Kaschieren miteinander verbunden werden. Typische Komponenten:
- Folien: Polyester (HOSTAPHAN, Mylar), Polyimid (Kapton).
- Papiere: Aramidpapier (Nomex), Pressspan.
- Vliesstoffe: Polyester- oder Glasvlies zur mechanischen Verstärkung.
- Harz- und Klebersysteme: Acrylat-, Epoxid- oder Polyesterschichten als Bindemittel.
Die Eigenschaften ergeben sich aus der Schichtkombination: Isolierkraft, Temperaturklasse, Durchschlagsfestigkeit, Flexibilität oder mechanische Stabilität.
Typische Laminattypen
- DMD (Polyestervlies - Polyesterfolie - Polyestervlies): Kombination aus elektrischer Festigkeit und mechanischer Stabilität, Isolierstoffklasse B oder F.
- NMN (Nomex - Polyesterfolie - Nomex): hohe thermische Beständigkeit bis Klasse H, weit verbreitet in Motoren und Generatoren.
- DMD-Varianten mit Hochtemperaturfolien: für Anwendungen in Klasse H.
- Mica-Laminate: Glimmerbänder und Mikanit-Platten für Hochspannung und hohe thermische Beanspruchung.
- Aramid/PET-Kombinationen: für flexible, thermisch robuste Isolierteile.
- NPiN/NKN: (Nomex - Polyimidfolie - Nomex), (Nomex - Kapton - Nomex).
Fertigung und Konvertierung
Laminatverbunde werden als Rollen- oder Plattenware hergestellt und in Konverterbetrieben weiterbearbeitet. Übliche Verfahren:
- Rollenschneiden: Zuschnitte für Nuten und Zwischenlagen.
- Stanzen: präzise Isolierteile nach DIN ISO 2768.
- Kiss-Cut: selbstklebende Laminat-Isolierteile für einfache Entnahme.
- Laser Cutting: für Prototypen oder komplexe Geometrien.
- Kaschieren: Kombination mit Klebstoffen oder zusätzlichen Schutzschichten.
Eigenschaften und Anforderungen
- Elektrisch: hohe Durchschlagsfestigkeit, gute Kriechstromfestigkeit, definierte Oberflächenwiderstände.
- Thermisch: Isolierstoffklassen B (130 Grad C), F (155 Grad C), H (180 Grad C) bis zu höheren Klassen mit Kapton und Mica.
- Mechanisch: Scheuerfestigkeit, Formstabilität, Biegeverhalten.
- Chemisch: Beständigkeit gegen Lacke, Harze, Öle und Lösungsmittel.
- Verarbeitung: Geeignet für automatische Wickelprozesse, VPI-Imprägnierung und Harzsysteme.
Anwendungen von Laminatverbunden
- Elektromotoren: Nutisolation, Nutabdeckungen, Zwischenlagen.
- Generatoren: Groundwall-Isolation, Distanzlagen.
- Transformatoren: Spulenisolation, Lagenzwischenlagen.
- Automotive (E-Mobility): Hairpin-Wicklungen, Hochvoltmotoren, Zwischenisolierungen.
- Elektrotechnik allgemein: Stanzteile, Formteile und Abdeckungen für Spannungsfestigkeit und thermische Stabilität.
Vorteile und Herausforderungen
Vorteile
- Kombinieren die besten Eigenschaften mehrerer Materialien.
- Maßgeschneiderte Lösungen für Spannungs- und Temperaturanforderungen.
- Vielfältige Verarbeitungsmöglichkeiten (Stanzen, Schneiden, Kaschieren).
- Wirtschaftliche Fertigung in großen Mengen.
Herausforderungen
- Komplexität in der Materialauswahl.
- Sorgfältige Qualitätskontrolle notwendig, um Delamination zu verhindern.
- Unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten können Spannungen erzeugen.
- Material- und Verfahrenskosten bei Hochleistungsverbunden.
GOBA Fazit
Laminatverbunde sind das Rückgrat moderner Isolationssysteme. Sie verbinden die Vorteile von Folien, Papieren, Vliesen und Harzen zu einem maßgeschneiderten Isoliermaterial. In Elektromotoren, Generatoren und Transformatoren sorgen sie für elektrische Sicherheit, thermische Stabilität und mechanische Belastbarkeit. Für Konstrukteure und Einkäufer gilt: Die richtige Laminatkombination bestimmt maßgeblich die Lebensdauer und Effizienz elektrischer Maschinen.