Думать масштабно – разработки широкоформатных пластиковых корпусов для высоковольтных аккумуляторов электромобилей

г. Кёльн, 30 ноября 2021 г. – Концерн специальной химии LANXESS и компания Kautex Textron GmbH & Co. KG, входящая в состав американского промышленного конгломерата Textron Inc., уже несколько лет сотрудничают в области проектирования и изготовления корпусов аккумуляторов из технических термопластиков для индустрии электромобилей. Совместно был разработан образец для демонстрации технологии, близкой к серийному. В рамках исследования технической осуществимости проекта компаниями совместно был разработан образец для демонстрации технологии, максимально приближенный к будущей серийной разработке. При одинаковой длине и ширине - порядка 1400 мл., система представляет собой технически сложную крупноформатную цельнопластиковую корпусную деталь средним весом в кг. в диапазоне двузначных чисел. Цель проекта состояла в том, чтобы продемонстрировать преимущества использования термопластов перед металлами с точки зрения уменьшения веса и стоимости готового изделия, а также функциональной интеграции и характеристик электрической изоляции.

«В качестве первого шага мы полностью отказались от использования металлических арматурных конструкций, доказав при этом, что можем производить эти сложные крупные компоненты на коммерческой основе», - объясняет Феликс Хаас, директор по разработке продуктов Kautex Textron. «В будущем Kautex и LANXESS планируют использовать результаты сотрудничества для участия в разработках серийного производства совместно с автопроизводителями», - добавляет доктор Кристофер Хоефс, Руководитель проекта e-Powertrain в LANXESS.

Одноэтапный технологический процесс с коротким производственным циклом

Демонстрационный образец был разработан на базе корпуса аккумуляторной батареи электромобиля C-сегмента и состоит из лотка корпуса с краш-структурой, крышки корпуса и противоподкатной защиты (днища кузова). Компоненты корпуса изготовлены путем прямого формования термопластиков, армированных длинным волокном термопластика.

LANXESS усовершенствовал Durethan B24CMH2.0 для применения в качестве материала для формовочных смесей, состоящих из термопластиков, армированных длинными волокнами (D-LFT). Для этого компания Kautex Textron разработала специальную смесь из полиамида PA6: локальное усиление отдельных частей корпуса осуществляется с использованием непрерывных армированных волокнами термопластичных композитов марки Tepex dynalite производства LANXESS. «Этот процесс обеспечивает более короткое, а значит более экономичное время производственного цикла, чем аналогичные производственные процессы обработки стали или алюминия», - объясняет Хаас.

Отсутствие сложного процесса металлообработки, меньшее количество технологических операций

В настоящее время корпуса высоковольтных аккумуляторов изготавливаются, как правило, из экструдированных стальных или алюминиевых профилей. В зависимости от класса транспортного средства длина и ширина корпуса могут значительно превышать 2000 или 1500 мл. соответственно. Размеры, количество компонентов, многочисленные этапы изготовления и сборки делают металлические корпуса очень дорогостоящими. Например, сложные конструкции, изготовленные из прессованных профилей требуют множества дополнительных этапов обработки: сварка, штамповка и клепка. Кроме того, металлические компоненты нужно обрабатывать методом катодного погружения для защиты самого металла от коррозии.

«С другой стороны, термопластики позволяют в полной мере воплощать любые дизайнерские идеи. За счет интеграции крепежных деталей и компонентов терморегулирования значительно сокращается количество отдельных компонентов корпуса аккумуляторной батареи, что упрощает сборку и логистические работы, а значит и снижает производственные затраты», - говорит Хоефс. Пластики также устойчивы к коррозии и обладают электрической изоляцией, что снижает риск короткого замыкания. Низкая плотность пластиков, пригодность для изготовления облегченных деталей, позволяют изготавливать значительно более легкие корпуса, что, помимо прочего, способствует расширению ассортимента электромобилей.

Слаженное сочетание самых высоких требований

Корпуса высоковольтных аккумуляторных батарей должны соответствовать целому ряду самых строгих технических требований. Например, они должны быть жесткими и прочными и в то же время быть способными поглощать значительное количество энергии в случае аварии. Данные параметры тестируются в ходе механических испытаний на ударную прочность и разрушение. Корпуса также должны быть огнестойкими в случае пожара автомобиля или теплового разряда электрических элементов. Наконец, корпуса должны быть интегрированы в конструкцию транспортного средства.

«Мы продолжаем совместную работу над оптимизацией производства и конструктивного проектирования компонентов. Наша задача - выполнить большую часть работ по разработке виртуально, чтобы сэкономить затраты на разработку опытного образца и сократить время вывода на рынок компонентов серийного производства», - говорит Хоефс.

Дополнительная информация о продуктах и технологиях LANXESS для индустрии электротранспорта, а также о разработках аккумуляторных батарей Kautex Textron доступна по ссылкам: https://new-mobility.lanxess.com и www.kautex.com/en/mobility/battery-systems.