Lanxess e Kautex Textron Pioneiram Termoplásticos D-LFT para Carcaças Leves de Baterias de VE

A empresa de especialidades químicas Lanxess (Colônia, Alemanha) e a Kautex Textron GmbH & Co. KG (Bonn, Alemanha), uma empresa da Textron Inc. (Providence, R.I., EUA), colaboram há vários anos para demonstrar as vantagens de termoplásticos técnicos sobre metais em carcaças de baterias 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 near-series em estudo de viabilidade. Com comprimento e largura de cerca de 1.400 milímetros cada, o sistema é uma peça de carcaça totalmente plástica de grande formato com peso na faixa de dezenas de quilogramas.

"Como primeiro passo, dispensamos completamente o uso de estruturas de reforço metálicas enquanto provamos que podemos produzir comercialmente esses componentes complexos e grandes", explica Felix Haas, diretor de desenvolvimento de produto na Kautex Textron. Daqui para frente, Kautex e Lanxess querem usar os resultados da cooperação para entrar em projetos de desenvolvimento para produção em série com fabricantes automotivos.

O demonstrador foi desenvolvido baseado na carcaça de bateria de um VE de segmento C. Consiste em uma bandeja de carcaça com estrutura de colisão, uma tampa de carcaça e uma proteção inferior (subchassi). Os componentes da carcaça podem ser produzidos em um processo de moldagem termoplástico de fibra longa direta (D-LFT) em etapa única. A Lanxess otimizou sua resina PA6 Durethan B24CMH2.0 como material para o composto de moldagem D-LFT; a Kautex Textron composta o PA6 para o processo com rovings de fibra de vidro. O Tepex dynalite de fibra contínua reforçado termoplástico da Lanxess é aplicado como reforço para a estrutura da carcaça. "O processo permite tempos de ciclo mais curtos e, portanto, mais econômicos do que os processos em que aço ou alumínio são processados", explica Haas.

Hoje, diz a Lanxess, carcaças para baterias de alta tensão são feitas principalmente de perfis extrudados de aço ou alumínio. Dependendo da classe do veículo, o comprimento e largura da carcaça podem ser bem acima de 2.000 ou 1.500 milímetros, respectivamente. O tamanho, o número de componentes e as numerosas etapas de manufatura e montagem tornam as carcaças metálicas muito intensivas em custo. Por exemplo, estruturas complexas feitas de perfis de prensa de fio requerem muitas etapas de trabalho secundário como soldagem, perfuração e rebite. Além disso, os componentes metálicos devem ser protegidos contra corrosão em uma etapa de processo adicional por revestimento cátodico por imersão.

"Plásticos, por outro lado, podem explorar totalmente sua liberdade de design. Integrando funções como fixadores e componentes de gerenciamento térmico, o número de componentes individuais de uma carcaça de bateria pode ser grandemente reduzido. Isso simplifica montagem e esforço logístico, reduzindo custos de produção", diz Dr. Christopher Hoefs, gerente de projeto e-Powertrain na Lanxess.

Carcaças de baterias 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, retardância a chamas e integração das carcaças na estrutura do veículo, para citar alguns. A Lanxess relata que plásticos têm potencial para atender a muitas dessas necessidades. O material é resistente à corrosão e eletricamente isolante, o que garante risco reduzido de curto-circuito do sistema. A baixa densidade dos plásticos e seu potencial para construção leve também levam a carcaças significativamente mais leves, o que beneficia, entre outras coisas, a autonomia dos VEs.

"Continuamos trabalhando juntos na otimização da produção e design estrutural dos componentes. O objetivo é realizar a maior parte do trabalho de desenvolvimento virtualmente, a fim de economizar custos no design de protótipos e encurtar o tempo de mercado de futuros componentes de série", diz Hoefs.