Als sogenannten Game Changer bezeichnet Alexander Dechant, Produktmanager bei Jumo, ein völlig neues Verfahren zur Herstellung von Temperaturfühlern. Denn bei Jumo PlastoSens werden die Fühler nicht wie bisher üblich in einem Metallrohr vergossen, sondern im Spritzgussverfahren mit Kunststoff ummantelt. Dechant geht sogar so weit zu sagen, dass Jumo damit die Sensortechnologie revolutioniert habe. Doch sollen die in Kunststoff vergossenen Fühlern die in einem Metallroher vergossenen Temperaturfühler nicht abgelösen, sondern ergänzen. 

Vorteile des Sprietzgießens

Der große Vorteil beim Spritzgießen ist, dass fast jede Form in beliebig hohen Stückzahlen hergestellt werden kann. Dafür liegt die Schwierigkeit bei Kunststoffen darin, dass sie eine geringe Wärmeleitfähigkeit haben und deshalb zur Temperaturmessung nicht optimal geeignet sind. Zudem kommen noch die extremen Umgebungsbedingungen beim Spritzguss hinzu. Der flüssige Kunststoff erreicht Temperaturen bis zu 360 ° Celsius, der Schließdruck der Maschine bis zu 100 Tonnen und der Druck im Gusswerkzeug beträgt bis zu 1.200 bar. Die Herausforderung bestand also darin, trotz dieser ungünstigen Rahmenbedingungen einen funktionierenden Produktionsprozess zu etablieren.
Bei Jumo PlastoSens T wird das Problem der Wärmeleitfähigkeit durch den Einsatz von Spezialkunststoffen mit speziellen Additiven gelöst. Im Endergebnis besteht kaum ein Unterschied zu Metallfühlern. Ein weiterer Vorteil dieser speziellen Mischungen: Für jeden Kunden kann ein Kunststoff entwickelt werden, der genau auf die jeweilige Applikation zugeschnitten ist. Als weitere Additive kommen bei den verwendeten Thermoplasten noch Färbe-, Licht- und Flammschutzmittel sowie Verstärkungsfasern zum Einsatz.

Absolute Gestaltungsfreiheit
Wie eingangs erwähnt besteht das größte Plus bei Sensorik aus Kunststoff in der völligen Formfreiheit. Das heißt der Kunde kann seine Produkte daher perfekt an die jeweilige Einbausituation anpassen. So kann zum Beispiel ein Temperatursensor komplett in eine Kunststoff-Rohrleitung integriert werden. Oder er ist rund, spiralförmig und hat einen Winkel – der Vorstellungskraft sind fast keine Grenzen gesetzt.
Kunststoff bietet aber noch weitere Vorteile. Das sind zum einen das geringe Gewicht und die Reproduzierbarkeit. Zum anderen besitzt Kunststoff eine hohe Isolationsfestigkeit. Das bedeutet, dass der Einsatz in Umgebungen mit sehr hohen Stromstärken und -spannungen, wie zum Beispiel Elektromotoren oder Transformatoren, jetzt leichter möglich ist.
Abhängig von der Kunststoffmischung können Jumo PlastoSens-Temperaturfühler in einem Temperaturbereich von -50 °C bis zu +200 °C problemlos eingesetzt werden. Der Herstellungsprozess macht jedoch ein gewisses Umdenken im Vergleich zu herkömmlichen Temperaturfühlern nötig. Die Produkte werden in enger Zusammenarbeit mit den Kunden entwickelt. Der Prozess startet mit einer Machbarkeitsprüfung und einem Designvorschlag und führt über die Konstruktion und Simulation der Temperaturfühler zum Bau der Spritzguss-Werkzeuge. Nach einer Bemusterungsphase starten die Prüfungen, an deren Ende ein funktionsfähiger Prototyp und die Serienproduktion stehen. Mit Hilfe einer modernen Simulationssoftware kann bereits sehr früh im Entwicklungsprozess das Ansprechverhalten und die Wärmeableitfähigkeit des geplanten Temperaturfühlers simuliert werden.

Erste Beispiele aus der Praxis
Ein Transformator ist ein denkbar schlechter Ort für einen Temperaturfühler aus Metall. Die Isolationsfestigkeit von maximal 2,5 kV reicht oft nicht aus, um den dort herrschenden Spannungsverhältnissen erfolgreich widerstehen zu können. Jumo hat deshalb einen Kunststoff-Fühler entwickelt, der eine Isolationsfestigkeit von 5 kV ausweist und bei einer Dauergebrauchstemperatur von +200 °C verwendbar ist. Solche Fühler können beispielsweise auch in Elektromotoren oder anderen Hochspannungs-Umgebungen eingesetzt werden.
Besonders raue Umgebungsbedingungen herrschen auch in Motoren von Fahrzeugen oder Maschinen. Das größte Problem ist hier die Vibration. Bei herkömmlichen Fühlern ist es oft aufwändig, den Temperatursensor so im Fühlerrohr zu positionieren, dass er wirklich fest sitzt. Bei Jumo PlastoSens T wird der Sensor komplett in Kunststoff eingebettet. Für einen Kunden wird derzeit ein vibrationsfester Einsteckfühler für das Medium Öl entwickelt. Erste Tests haben gezeigt, dass das Produkt Kräften von bis zu 20 g problemlos widerstehen kann. Das ist eine beeindruckende Zahl, denn in einem modernen Kampfjet wirken maximal 9 g auf den Piloten ein.