Compósito Tepex da Lanxess: Compartimentos de Carga Mais Leves e Resistentes para Mercedes-Benz Classe S

A Lanxess (Colônia, Alemanha) aplicou seus materiais compósitos termoplásticos reforçados com fibra contínua Tepex dynalite na fabricação do compartimento de carga (load compartment well) instalado no sedã de luxo Mercedes-Benz Classe S para acomodar a bateria de 48V do sistema elétrico de bordo. A Lanxess afirma que os componentes compósitos suportam altas tensões mecânicas e são cerca de 30% mais leves que componentes comparáveis em chapa de aço.

"Em caso de colisão, a bateria não deve perfurar ou danificar de forma alguma a parede do compartimento. Isso é garantido pela alta resistência e rigidez do nosso material compósito à base de tecido," diz Dr. Klaus Vonberg, especialista em aplicações para Tepex na Lanxess. "O design compósito também garante que o compartimento seja estanque, impedindo a entrada e saída de fluidos como água e eletrólito da bateria."

Processo de Fabricação Híbrido

O componente de segurança é fabricado em um processo de moldagem híbrido usando um blank (pré-forma) de aproximadamente 110 x 80 cm produzido por corte a jato d'água. O blank é feito de Tepex dynalite 102-RG600(2) à base de poliamida 6 (PA6), reforçado com duas camadas de tecidos contínuos de fibra de vidro. Além disso, o PA6 Durethan BKV60H2.0EFDUS060 da Lanxess é usado como material de injeção traseira (back-injection) para integrar fixadores e reforçar as nervuras. Sessenta por cento de sua massa compreende fibras de vidro curtas, o que, segundo a Lanxess, também otimiza sua resistência e rigidez para uso com o material Tepex.

A conformação (draping) do blank é realizada por um molde de estamparia, um processo altamente complexo, entre outras coisas, devido às altas razões de estiramento (draw ratios). Isso ocorre porque o material compósito não se expande plasticamente como a chapa metálica, mas se deforma em resposta ao movimento (draping) do material fibroso, o que significa que o material compósito deve ser continuamente suprido do exterior durante o processo de conformação. Se o movimento for excessivo, as fibras podem inibir a conformação, rompendo e impactando o resto do processo.

A Lanxess também empregou uma gama de modelos de cálculo virtual, permitindo simular precisamente o processo de draping — incluindo a determinação das geometrias de corte 3D ideais do blank e seu comportamento de conformação — para melhor prever e analisar os efeitos de conformação e responder adequadamente.

"Para o compartimento de carga, também determinamos quando o ângulo crítico de cisalhamento do tecido é atingido durante a conformação, onde rugas se formam e onde as fibras começam a quebrar," diz Vonberg. "Nossos cálculos e simulações também ajudaram a garantir que os cantos arredondados do componente suportem as cargas esperadas." A orientação local das fibras contínuas em áreas com contorno 3D pronunciado (ex: cantos arredondados) também foi simulada. Isso é pré-requisito para prever precisamente o comportamento mecânico em termos de simulação integrativa. "Tudo isso faz parte de nossa oferta de serviços sob a marca HiAnt, com a qual apoiamos os especialistas de desenvolvimento de nossos clientes no projeto do compartimento de carga," conclui Vonberg.

Perspectivas Futuras: Veículos Elétricos

Olhando para o futuro, Vonberg observa que a Lanxess também vê potencial em veículos elétricos (VEs). "Para dispositivos de segurança, carcaças completas de sistemas de bateria ou componentes para o espaço de armazenamento estão agora disponíveis 'sob o capô' — porque nosso material estrutural leve é muito mais leve que o metal e assim ajuda a estender a autonomia dos VEs," finaliza.