CSP Advanced Materials Center revela invólucro de bateria composta e inovações de materiais

A Continental Structural Plastics (CSP, Auburn Hills, Michigan, EUA), junto com sua empresa-mãe Teijin Ltd., revelou em 9 de dezembro uma tecnologia inovadora de painel de favo de mel Classe A e um compartimento de bateria de veículo elétrico (EV) avançado e multimaterial que pode ser moldado em qualquer número de formulações compostas proprietárias da CSP. Essas tecnologias de componentes foram desenvolvidas no novo Centro de Tecnologias Avançadas da empresa em Auburn Hills, Michigan, a segunda instalação de P&D da CSP na cidade, e indicam a transição da empresa para capacidades de P&D mais amplas após a aquisição da Teijin.

O novo Centro de Tecnologias Avançadas é uma instalação de 47.500 pés quadrados, dos quais 24.000 são dedicados a esforços de P&D para desenvolver materiais e processos de próxima geração para mover CSP e Teijin além do composto de moldagem de folha (SMC) e em novos mercados e tecnologias. Os equipamentos incluem uma prensa de 4.000 toneladas com nivelamento e vácuo, uma prensa de 750 toneladas com vácuo, uma prensa de 400 toneladas com uma base de 10 pés, seis termoladores, dois FANUC Robotics e uma máquina de medição por coordenadas (CMM).

“Estamos desenvolvendo tecnologias e processos aqui que aproveitam a experiência da CSP e da Teijin em compostos termoplásticos e termofixos, fibra de carbono e fabricação para fornecer aos nossos clientes novas opções para programas de veículos existentes e futuros”, disse Hugh Foran, diretor executivo, Desenvolvimento de Novos Negócios, Novos mercados e tecnologias. “Podemos reduzir o peso e, ao mesmo tempo, melhorar a durabilidade e a segurança dos ocupantes - todos os principais recursos necessários para veículos autônomos, conectados e elétricos.”

Além de fazer a transição tecnológica, o Centro de Tecnologias Avançadas assumiu alguns projetos para cumprir esses novos esforços de P&D. O primeiro desses projetos é o novo processo de fabricação de favo de mel da CSP, que produz painéis Classe A ultraleves. Considerados um composto “sanduíche”, esses painéis usam um núcleo leve em forma de colmeia, revestido com fibras naturais, fibras de vidro ou camadas de fibra de carbono umedecidas com resina de poliuretano (PUR). CSP diz que este processo permite a moldagem de formas complexas e arestas vivas, e resulta em painéis que oferecem rigidez muito alta com um peso muito baixo.

A CSP também está atualmente em desenvolvimento e produção de mais de 34 tampas de caixa de bateria para veículos elétricos (EV) diferentes nos EUA e na China. No entanto, para expandir a oferta da empresa e fornecer aos clientes um invólucro de bateria superior, CSP e Teijin desenvolveram um invólucro de bateria multimaterial de tamanho completo com tampa composta de uma peça e bandeja composta de uma peça com reforços de alumínio e aço.

De acordo com ambas as empresas, os fabricantes de automóveis muitas vezes enfrentam uma série de desafios com os atuais invólucros de bateria EV de várias peças de aço e alumínio, incluindo o peso geral da caixa (normalmente mais de 1.000 libras) e a necessidade de várias soldas, fixadores e parafusos que pode resultar em vazamentos. Ao moldar a tampa e a bandeja, cada uma como uma peça, a CSP afirma ter criado um sistema que é mais fácil de selar e pode ser certificado antes do envio. A empresa tem duas patentes pendentes para seus inovadores sistemas de montagem e fixação de caixas.

A empresa também desenvolveu uma estrutura de montagem utilizando uma espuma estrutural para absorção de energia. Isso permite uma espessura e peso reduzidos do quadro, ao mesmo tempo que melhora o desempenho em colisões. Os benefícios adicionais do invólucro da bateria multimaterial incluem:

• Não condutivo
• Pode ser moldado em formas complexas
• Menos complexidade em ferramentas
• Alta resistência
• Estabilidade dimensional
• Recursos de vedação moldados
• Capacidade de moldar a blindagem, incluindo proteção EMI e RFI
• Resistência à corrosão
• Custo reduzido de ferramentas

Dito isso, o invólucro da bateria multimaterial CSP é 15% mais leve do que uma caixa de bateria de aço. Embora tenha o mesmo peso que um invólucro de alumínio, o invólucro CSP oferece melhor resistência à temperatura do que o alumínio, especialmente se o sistema de resina fenólica for usado. Além disso, o design de uma peça para a bandeja não tem orifícios de passagem, portanto, nenhuma vedação ou selante são necessários. Isso não apenas elimina a chance de vazamentos, mas também reduz os custos gerais de produção e a complexidade.

Muitos desses benefícios não poderiam ter sido alcançados sem a química de compósitos superior desenvolvida pela equipe de P&D de materiais da CSP, afirma a empresa. Esta variedade de compostos avançados permite que os clientes selecionem a formulação para a capa e / ou base que melhor atenda às suas especificações. As opções de materiais do invólucro da bateria do CSP incluem:

• O sistema ATH tradicional de poliéster / vinil éster de alto preenchimento que usa produtos químicos SMC convencionais, é facilmente adaptado às ferramentas existentes e fornecerá excelente desempenho básico no design certo.
• Sistema intumescente usando química semelhante ao SMC tradicional, mas com melhor inflamabilidade e desempenho térmico de fuga.
• Sistema fenólico ideal para aplicações de alta temperatura, onde as peças devem atender aos requisitos de segurança contra incêndio, emissão de fumaça, combustão e toxicidade. Um sistema fenólico terá excelente retardância de chama, resistência ao calor e química e características de não condutividade elétrica.

Cada um desses produtos químicos pode ser adaptado utilizando diferentes tipos ou formatos de fibra (por exemplo, vidro / carbono / misturado / outro, picado e / ou contínuo), e qualquer um pode ser formulado para atingir os requisitos de VOC mais rigorosos.

“ O trabalho que está sendo feito no Centro de Tecnologia Avançada, combinado com os avanços de materiais alcançados em nossas instalações de P&D na sede, está permitindo que a CSP mantenha nossa posição de liderança em compósitos avançados e nos estabeleça como um player global no campo de multimateriais, ”Disse Steve Rooney, CEO da CSP. “Juntos, com a experiência em fibra de carbono e materiais que Teijin traz, estamos desenvolvendo soluções leves que permitem aos nossos clientes pensar fora da caixa quando se trata de design de veículos.”

A equipe do Centro de Tecnologias Avançadas atualmente inclui cinco engenheiros e designers. O Departamento de Tecnologia Avançada da CSP, em combinação com P&D e Desenvolvimento de Produto, é composto por mais de 80 engenheiros, designers e cientistas. Antes da CSP ser adquirida pela Teijin, esta instalação era um centro de P&D da Teijin e é onde o processo de fabricação da Sereebo era desenvolvido. Este é o processo agora em uso para fabricar a caixa de coleta GMC Sierra Denali ganhadora do prêmio PACE CarbonPro, o que é dito ser a primeira caixa coletora de fibra de carbono da indústria.