KGL_new
Wiadomości
Lanxess  

Rozwiązania w skali makro: wielkoformatowe plastikowe obudowy akumulatorów wysokonapięciowych do samochodów elektrycznych

Producent specjalistycznej chemii LANXESS i wchodząca w skład grupy Textron Inc. spółka Kautex Textron GmbH & Co. KG od kilku lat wspólnie badają możliwość wyko¬rzystania technicznych tworzyw termoplastycznych do produkcji obu¬dów akumulatorów trakcyjnych pojazdów elektrycznych. W ramach studium wykonalności specjaliści obu firm wspólnie opracowali bliski wersji seryjnej demonstrator tej technologii. Układ o długości i szero¬koś¬¬ci ok. 1400 mm to wyrafinowany technicznie, wielkoformatowy i wy¬ko¬nany w całości z tworzywa sztucznego komponent obudowy o masie kilkudziesięciu kilogramów.

Bliski wersji seryjnej demonstrator technologii o długości ok. 1400 mm. To wyrafinowany technicznie, wielkoformatowy i wykonany w całości z tworzywa sztucznego komponent obudowy o masie kilkudziesięciu kilogramów.
Bliski wersji seryjnej demonstrator technologii o długości ok. 1400 mm. To wyrafinowany technicznie, wielkoformatowy i wykonany w całości z tworzywa sztucznego komponent obudowy o masie kilkudziesięciu kilogramów.

Celem projektu było wykazanie zalet tworzyw termoplastycznych nad metalami pod względem redukcji masy i kosztów, integracji funkcjo­nalnej i izolacyjności elektrycznej.

 

– W pierwszej kolejności całkowicie zrezygnowaliśmy z metalowych struktur wzmacniających, by wykazać, że jesteśmy w stanie komer­cyjnie produkować te skomplikowane, duże komponenty – wyjaśnia Felix Haas, dyrektor ds. rozwoju produktów w Kautex Textron.

 

– W przyszłości Kautex i LANXESS chcą wykorzystać rezultaty tej współ­pracy do angażowania się w projekty rozwojowe z producentami motoryzacyjnymi z myślą o uruchomieniu produkcji seryjnej – dodaje dr Christopher Hoefs, menadżer projektu e-Powertrain w LANXESS.

 

Jednoetapowy proces produkcyjny z krótkimi cyklami produkcyjnymi

 

Demonstrator opracowano z myślą o obudowie akumulatora samo­chodu elektrycznego segmentu C. Demonstrator składa się z tacy ze strukturą absorbującą energię zderzenia, pokrywy i elementu chronią­cego podwozie pojazdu. Elementy obudowy mogą być produkowane w jednoetapowym procesie formowania metodą Direct Long Fibre Thermoplastic (D-LFT). Specjaliści LANXESS zoptymalizowali two­rzywo Durethan B24CMH2.0 jako materiał mieszanki do formowania D-LFT. Kautex Textron łączy w ramach procesu tworzywo PA6 z rowin­gami z włókna szklanego. Miejscowe wzmocnienia konstrukcji obudowy wykonano wzmacnianymi włóknem ciągłymi kompozytami termoplastycznymi Tepex dynalite wyprodukowanymi przez koncern  LANXESS. – Proces ten pozwala na krótsze, a tym samym bardziej eko­nomiczne cykle produkcyjne w porównaniu z procesami przet­wa­rzania stali lub aluminium – wyjaśnia Felix Haas.

 

Brak skomplikowanego formowania metali, mniej etapów produkcji

 

Współczesne obudowy akumulatorów wysokonapięciowych wykony­wa­ne są przede wszystkim z wytłaczanych profili stalowych lub alumi­nio­wych. W zależności od klasy pojazdu długość i szerokość obudowy mogą znacznie wykraczać poza odpowiednio 2000 lub 1500 mm. Wymiary, liczba komponentów oraz liczne etapy produkcji i montażu sprawiają, że obudowy metalowe są bardzo kosztowne – na przykład złożone struktury wykonane z profili do pras taśmowych wymagają wielu dodatkowych etapów produkcji, takich jak spawanie, wykrawanie i nitowanie. Ponadto elementy metalowe wymagają zabezpieczenia przed korozją w dodatkowym etapie procesu produkcyjnego – zanu­rze­niowym powlekaniu katodowym.

 

– Z drugiej strony, korzystając z tworzyw sztucznych, można w pełni docenić oferowaną przez nie swobodę projektowania. Integracja takich funkcji, jak mocowania i elementy układu regulacji temperatury, pozwala istotnie zmniejszyć liczbę komponentów składających się na obudowę akumulatora. Upraszcza to montaż i logistykę, obniżając koszty produkcji – mówi dr Christopher Hoefs. Tworzywa sztuczne są również odporne na korozję i izolują elektrycznie. Ta ostatnia właś­ciwość ogranicza ryzyko wystąpienia zwarcia w układzie elektrycznym. Niska gęstość tworzyw sztucznych, sprzyjająca lekkości konstrukcji, owocuje znacznie lżejszymi obudowami, co jest korzystne z punktu widzenia choćby zasięgu samochodów elektrycznych.

 

Złożony miks wysokich wymagań

 

Obudowy akumulatorów wysokonapięciowych muszą spełniać szereg różnego rodzaju surowych wymogów technicznych. Na przykład mu­szą być sztywne i mocne, a jednocześnie być w stanie pochłaniać znacz­ne ilości energii w przypadku zderzenia. Jest to testowane w tes­tach wytrzymałości mechanicznej na uderzenia i zgniatanie. Obudowy muszą być również ognioodporne na wypadek zapalenia się pojazdu lub „ucieczki termicznej” ogniw akumulatora. Obudowy muszą być też zintegrowane z konstrukcją pojazdu.

 

– Kontynuujemy współpracę nad optymalizacją produkcji i konstrukcją komponentów. Celem jest realizacja większości prac rozwojowych meto­­dą wirtualną w celu obniżenia kosztów projektowania prototypów i skrócenia czasu potrzebnego do wprowadzenia przyszłych kompo­nen­tów seryjnych na rynek – mówi dr Christopher Hoefs.