Juntas han desarrollado un prototipo de tecnología de serie en un estudio de viabilidad. Con una longitud y una anchura de alrededor de 1.400 milímetros, el sistema es una pieza de carcasa de plástico técnicamente sofisticada y de gran formato con un peso en el rango de los dos kilogramos.
El objetivo del proyecto es demostrar las ventajas de los termoplásticos sobre los metales en términos de reducción de peso y costos, integración funcional y comportamiento de aislamiento eléctrico.
"Como primer paso, hemos prescindido por completo del uso de estructuras metálicas de refuerzo, al tiempo que demostramos que podemos producir comercialmente estos componentes grandes y complejos", explicó el director de desarrollo de productos de Kautex Textron, Felix Haas.
"En el futuro, Kautex y Lanxess quieren utilizar los resultados de la cooperación para entrar en proyectos de desarrollo para la producción en serie con fabricantes de automóviles", añadió el Project Manager e-Powertrain de Lanxess, Christopher Hoefs.
Fabricación de una sola etapa con tiempos de ciclo cortos
El prototipo se desarrolló sobre la base de la carcasa de la batería de un vehículo eléctrico del segmento C. Se compone de una bandeja de alojamiento con estructura de choque, una tapa y una protección contra el empotramiento (underbody). Los componentes de la carcasa se pueden producir en un proceso de moldeo termoplástico de fibra larga directa (D-LFT) de una sola etapa. Lanxess ha optimizado Durethan B24CMH2.0 como el material para el compuesto de moldeo D-LFT. Por su parte, Kautex Textron compone el PA6 para el proceso con filamentos de fibra de vidrio. El refuerzo local de la estructura de la carcasa se realiza utilizando compuestos termoplásticos reforzados continuos con fibra de la marca Tepex dynalite de Lanxess.
Sin metal y con menos pasos de producción
Hoy en día, los soportes para baterías de alto voltaje están fabricados principalmente de perfiles de acero extruido o aluminio. Dependiendo de la clase de vehículo, la longitud y la anchura de la carcasa puede medir mucho más de 2,000 o 1,500 milímetros, respectivamente. El tamaño, el número de componentes y los numerosos pasos de fabricación y montaje hacen que las carcasas metálicas sean muy costosas. Por ejemplo, las estructuras complejas hechas de perfiles de prensa de filamentos requieren muchos pasos de trabajo secundarios como soldadura, punzonado y remachado. Además, los componentes metálicos deben estar protegidos contra la corrosión en una fase adicional del proceso mediante un recubrimiento catódico.
Los plásticos también son resistentes a la corrosión y aislantes eléctricos. Esto último garantiza, por ejemplo, un menor riesgo de cortocircuito del sistema. La baja densidad de los plásticos y su potencial de construcción ligera hacen que las carcasas sean mucho más livianas, lo que beneficia, entre otras cosas, a la gama de vehículos eléctricos.
Mezcla compleja de altos requisitos
Las carcasas de batería de alto voltaje deben cumplir una variedad de requisitos técnicos muy exigentes. Por ejemplo, deben ser rígidos y fuertes y, sin embargo, ser capaces de absorber una cantidad significativa de energía en caso de un accidente. Esto se comprueba mediante ensayos mecánicos de choque y aplastamiento. Las carcasas también deberán ser ignífugas en caso de incendio de un vehículo o de fuga térmica de las células eléctricas. Por último, los alojamientos deberán estar integrados en la estructura del vehículo.