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May 26, 2023

Grandes caixas de bateria feitas de série de plástico

Plásticos técnicos como a poliamida 6 oferecem inúmeros benefícios para o projeto de caixas de baterias para veículos elétricos – em termos de sustentabilidade, custos de fabricação, economia de peso e

Plásticos técnicos como a poliamida 6 oferecem inúmeras vantagens para o design de caixas de baterias para veículos elétricos – em termos de sustentabilidade, custos de fabricação, economia de peso e integração funcional econômica, por exemplo. No entanto, anteriormente existiam dúvidas sobre se estes componentes grandes e complexos também seriam capazes de satisfazer os requisitos muito exigentes em relação à resistência mecânica e às propriedades retardantes de chama. A Kautex Textron e a LANXESS realizaram agora um exame abrangente precisamente disso, usando um demonstrador de tecnologia desenvolvido em conjunto feito de poliamida 6. A LANXESS foi responsável pelo desenvolvimento do material e a Kautex Textron pela engenharia, design e processo de fabricação do demonstrador.

“O demonstrador quase em série passa em todos os testes mecânicos e térmicos relevantes para tais gabinetes. Além disso, foram desenvolvidas soluções para a gestão térmica e a estanqueidade do invólucro, por exemplo. Tudo isso comprovou a viabilidade técnica desses componentes de segurança, que são complexos e sujeitos a altos níveis de estresse”, explica Dr. Christopher Hoefs, gerente de projetos e-Powertrain da LANXESS. No momento, um protótipo de invólucro está sendo testado em estrada em um veículo de teste para verificar sua adequação ao uso diário. “Atualmente estamos lidando em conjunto com os primeiros projetos de desenvolvimento de produção em série com fabricantes automotivos, a fim de implementar a nova tecnologia na produção em série”, explica Felix Haas, Diretor de Desenvolvimento de Produto da Kautex Textron.

“Os cálculos revelaram que a pegada de carbono do invólucro de plástico é 40% menor em comparação com um design de alumínio. O menor uso de energia na produção de poliamida 6 em comparação com o metal, bem como outros fatores – como a omissão da demorada pintura por imersão catódica para evitar a corrosão onde o aço é usado – ajudam a minimizar a pegada de carbono”, diz Hoefs. O design do componente termoplástico também facilita a reciclagem do gabinete em comparação com materiais termofixos, como compostos para moldagem de chapa (SMC), por exemplo.

Os testes no demonstrador de tecnologia foram realizados de acordo com padrões reconhecidos internacionalmente para veículos elétricos movidos a bateria, como ECE R100 da Comissão Econômica para a Europa ou o padrão chinês GB 38031. O invólucro de grande formato totalmente plástico, que mede cerca de 1.400 milímetros de comprimento e largura, demonstrou seu desempenho em todos os testes relevantes. Por exemplo, atende aos requisitos do teste de choque mecânico, que é usado para examinar o comportamento do componente em caso de choques severos, e do teste de esmagamento, que os desenvolvedores usam para examinar a resistência do invólucro da bateria no caso de deformação lenta. Os resultados dos testes de queda e vibração também foram positivos, assim como os do teste de impacto no fundo. Este teste examina a estabilidade das baterias, que ficam maioritariamente alojadas no piso do veículo, em caso de contacto da estrutura do veículo com o solo ou de impactos de pedras de grande dimensão. “Todos os resultados dos testes corroboram as simulações e cálculos anteriores. Uma falha crítica do invólucro de plástico não teria ocorrido em nenhum dos casos de carga”, explica Haas. O demonstrador também comprovou a sua resistência a fontes externas de fogo por baixo do veículo, de acordo com a ECE R100 (fogo externo).

O demonstrador foi desenvolvido com base na caixa de bateria de alumínio de um veículo elétrico de médio porte e projetado para produção em massa. É fabricado em um processo de moldagem por compressão de estágio único com um composto de moldagem à base de composto de poliamida 6 Durethan B24CMH2.0 da LANXESS e não requer nenhum retrabalho adicional. As áreas relevantes para colisões são especialmente reforçadas com espaços em branco colocados localmente, feitos de compósito Tepex Dynalite 102-RGUD600, à base de poliamida 6, reforçado com fibra contínua. Em comparação com um design em alumínio, há uma redução de peso de cerca de 10%, o que é vantajoso para a autonomia e, portanto, para a pegada de carbono do veículo. A integração de funções – como fixadores, nervuras de reforço e componentes para gerenciamento térmico – reduz significativamente o número de componentes individuais em comparação com o design metálico, o que simplifica a montagem e o esforço logístico e reduz os custos de fabricação.