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May 26, 2023

Grandi custodie per batterie realizzate in serie di plastica

I materiali plastici tecnici come la poliammide 6 offrono numerosi vantaggi per la progettazione di involucri di batterie per veicoli elettrici – in termini di sostenibilità, costi di produzione, risparmio di peso e

I materiali plastici tecnici come la poliammide 6 offrono numerosi vantaggi per la progettazione di involucri di batterie per veicoli elettrici, ad esempio in termini di sostenibilità, costi di produzione, risparmio di peso e integrazione funzionale economica. Tuttavia, in precedenza esistevano dubbi sulla capacità di questi componenti grandi e complessi di soddisfare anche i requisiti molto severi in termini di resistenza meccanica e proprietà ignifughe. Kautex Textron e LANXESS hanno ora effettuato un esame approfondito proprio di questo aspetto utilizzando un dimostratore tecnologico sviluppato congiuntamente in poliammide 6. LANXESS era responsabile dello sviluppo del materiale e Kautex Textron dell'ingegneria, della progettazione e del processo di produzione del dimostratore.

“Il dimostratore quasi-serie supera tutti i test meccanici e termici rilevanti per tali custodie. Inoltre sono state sviluppate soluzioni, ad esempio, per la gestione termica e la tenuta stagna degli involucri. Tutto ciò ha dimostrato la fattibilità tecnica di questi componenti di sicurezza, che sono complessi e soggetti a livelli elevati di stress”, spiega il Dr. Christopher Hoefs, Project Manager e-Powertrain presso LANXESS. Al momento, un prototipo di custodia è in fase di test su strada in un veicolo di prova per verificarne l'idoneità all'uso quotidiano. "Attualmente stiamo affrontando i primi progetti di sviluppo della produzione in serie con i produttori automobilistici per implementare la nuova tecnologia nella produzione in serie", spiega Felix Haas, direttore dello sviluppo prodotto presso Kautex Textron.

“I calcoli hanno rivelato che l’impronta di carbonio dell’involucro in plastica è inferiore di oltre il 40% rispetto a un design in alluminio. Il minor consumo di energia nella produzione della poliammide 6 rispetto al metallo, nonché altri fattori – come l’omissione della lunga verniciatura catodica per immersione per prevenire la corrosione dove viene utilizzato l’acciaio – aiutano a ridurre al minimo l’impronta di carbonio”, afferma Hoefs. Il design dei componenti termoplastici facilita inoltre il riciclaggio dell'involucro rispetto, ad esempio, ai materiali termoindurenti come i composti per stampaggio di fogli (SMC).

I test sul dimostratore tecnologico sono stati eseguiti in conformità con gli standard riconosciuti a livello internazionale per i veicoli elettrici a batteria, come ECE R100 della Commissione economica per l'Europa o lo standard cinese GB 38031. L'involucro interamente in plastica di grande formato, che misura circa 1.400 millimetri sia in lunghezza che in larghezza, hanno dimostrato le sue prestazioni in tutti i test rilevanti. Ad esempio, soddisfa i requisiti del test di shock meccanico, che viene utilizzato per esaminare il comportamento del componente in caso di forti urti, e del test di schiacciamento, che gli sviluppatori utilizzano per esaminare la resistenza dell'involucro della batteria in caso di urto. deformazione lenta. Positivi anche i risultati dei test di caduta e vibrazione, così come quelli del test di impatto sul fondo. Questo test esamina la stabilità delle batterie, che sono per lo più alloggiate nel pavimento del veicolo, in caso di contatto con il suolo della struttura del veicolo o di urti con pietre di grandi dimensioni. “Tutti i risultati dei test confermano le simulazioni e i calcoli precedenti. In nessuno dei casi di carico si sarebbe verificato un cedimento critico dell’involucro in plastica”, spiega Haas. Il dimostratore ha inoltre dimostrato la sua resistenza alle fonti di incendio esterne sotto il veicolo in conformità alla normativa ECE R100 (incendio esterno).

Il dimostratore è stato sviluppato sulla base dell'alloggiamento della batteria in alluminio di un veicolo elettrico di medie dimensioni e progettato per la produzione in serie. È prodotto in un processo di stampaggio a compressione a fase singola con un composto di stampaggio a base di composto di poliammide 6 Durethan B24CMH2.0 di LANXESS e non richiede ulteriori rilavorazioni. Le aree rilevanti per gli urti sono appositamente rinforzate con pezzi grezzi posizionati localmente realizzati con il composito Tepex dynalite 102-RGUD600 a base di poliammide 6 rinforzato con fibra continua. Rispetto alla struttura in alluminio si ottiene un risparmio di peso di circa il 10%, il che va a vantaggio dell'autonomia e quindi dell'impronta di carbonio del veicolo. L’integrazione di funzioni – come elementi di fissaggio, nervature di rinforzo e componenti per la gestione termica – riduce significativamente il numero dei singoli componenti rispetto alla struttura in metallo, il che semplifica l’assemblaggio e lo sforzo logistico e riduce i costi di produzione.