Lanxess, Kautex Textron explore D-LFT para caixas de bateria EV

A empresa de especialidades químicas Lanxess (Colônia, Alemanha) e Kautex Textron GmbH &Co. KG (Bonn, Alemanha), uma empresa Textron Inc. (Providence, RI, EUA), têm colaborado há vários anos para demonstrar as vantagens dos termoplásticos técnicos sobre metais em carcaças de bateria para veículos elétricos (VEs) em termos de redução de peso e custo, integração funcional e comportamento de isolamento elétrico Juntas, as empresas desenvolveram um demonstrador de tecnologia de quase-série no estudo de viabilidade. Com comprimento e largura de cerca de 1.400 milímetros cada, o sistema é uma parte de caixa de grande formato, toda de plástico, com peso na faixa de quilogramas de dois dígitos.

“Como primeiro passo, dispensamos completamente o uso de estruturas de reforço metálicas, ao mesmo tempo em que provamos que podemos produzir comercialmente esses componentes grandes e complexos”, explica Felix Haas, diretor de desenvolvimento de produto da Kautex Textron. No futuro, Kautex e Lanxess desejam usar os resultados da cooperação para entrar em projetos de desenvolvimento de produção em série com fabricantes automotivos.

O demonstrador foi desenvolvido com base na carcaça da bateria de um EV do segmento C. Consiste em uma bandeja de alojamento com estrutura de choque, uma tampa de alojamento e uma proteção inferior (embaixo da carroceria). Os componentes da caixa podem ser produzidos em um processo de moldagem termoplástica direta de fibra longa (D-LFT) de estágio único. A Lanxess otimizou sua resina Durethan B24CMH2.0 PA6 como o material para o composto de moldagem D-LFT; Kautex Textron compõe o PA6 para o processo com mechas de fibra de vidro. O termoplástico contínuo reforçado com fibra de dinalite Tepex da Lanxess é aplicado como reforço para a estrutura do alojamento. “O processo permite tempos de ciclo mais curtos e, portanto, mais econômicos do que os processos em que o aço ou o alumínio são processados”, explica Haas.

Hoje, diz Lanxess, as carcaças das baterias de alta tensão são feitas principalmente de aço extrudado ou perfis de alumínio. Dependendo da classe do veículo, o comprimento e as larguras da carcaça podem ser bem acima de 2.000 ou 1.500 milímetros, respectivamente. O tamanho, o número de componentes e as inúmeras etapas de fabricação e montagem tornam as caixas de metal muito caras. Por exemplo, estruturas complexas feitas de perfis de prensa de cabo requerem muitas etapas de trabalho secundárias, como soldagem, puncionamento e rebitagem. Além disso, os componentes metálicos devem ser protegidos contra corrosão em uma etapa adicional do processo por revestimento por imersão catódica.

“Os plásticos, por outro lado, podem explorar totalmente sua liberdade de design. Ao integrar funções como fixadores e componentes de gerenciamento térmico, o número de componentes individuais de um compartimento de bateria pode ser bastante reduzido. Isso simplifica a montagem e o esforço logístico, o que reduz os custos de produção ”, disse o Dr. Christopher Hoefs, gerente de projeto e-Powertrain da Lanxess.

As caixas de bateria de alta tensão também devem atender a uma variedade de requisitos técnicos altamente exigentes, incluindo alta rigidez e resistência, absorção de energia em caso de colisão, retardamento de chama e integração das caixas na estrutura do veículo, para citar alguns. A Lanxess relata que os plásticos têm potencial para atender a muitas dessas necessidades. O material é resistente à corrosão e eletricamente isolante, este último garante um risco reduzido de curto-circuito do sistema. A baixa densidade dos plásticos e seu potencial para construção leve também levam a caixas significativamente mais leves, o que beneficia, entre outras coisas, a gama de EVs.

“Continuamos trabalhando juntos para otimizar a produção e o projeto estrutural dos componentes. O objetivo é realizar a maior parte do trabalho de desenvolvimento virtualmente, a fim de economizar custos no projeto de protótipos e reduzir o tempo de comercialização de componentes de futuras séries ”, diz Hoefs.