Technické plasty, mezi které patří i polyamid 6, nabízejí četné výhody pro design bateriových krytů pro elektromobily – například z hlediska udržitelnosti, výrobních nákladů, úspory hmotnosti a ekonomické funkční integrace. Dříve jsme se mohli setkat s pochybami, zda jsou tyto velké a složité komponenty schopny splnit i velmi náročné požadavky ve vztahu k mechanické pevnosti a vlastnostem zpomalující hoření. Společnosti Kautex Textron a LANXESS nyní provedly komplexní výzkum právě těchto vlastností pomocí společně vyvinutého technologického demonstrátoru vyrobeného z polyamidu 6. LANXESS byl zodpovědný za vývoj materiálu a Kautex Textron za konstrukci, design a výrobní proces prototypu.
„Poslední prototyp prošel všemi mechanickými a tepelnými testy, které jsou pro jeho účely relevantní. Kromě toho byl řešen tepelný management a vzduchotěsnost krytu. Prokázalo se, že vyrobené komponenty jsou technicky bezpečné, což je velmi důležité, neboť jsou složité a podléhají vysokému stupni namáhání,“ vysvětluje Dr. Christopher Hoefs, projektový manažer e-Powertrain ve společnosti LANXESS. V současné době probíhá silniční testování prototypu krytu v testovacím vozidle, aby se ověřila jeho vhodnost pro každodenní použití. „V současné době řešíme nové vývojové projekty s výrobci automobilů, abychom mohli novou technologii implementovat do sériové výroby,“ vysvětluje Felix Haas, ředitel vývoje produktů společnosti Kautex Textron.
Menší uhlíková stopa
„Výpočty odhalily, že uhlíková stopa plastového krytu je o více než 40 procent menší ve srovnání s hliníkovou variantou. Nižší je při výrobě polyamidu 6 spotřeba energie ve srovnání s kovem, ale i z dalších hledisek. Polyamid nepotřebuje katodické lakování, které je velmi časově náročné a zabraňuje korozi tam, kde se používá ocel – tím je také energeticky úspornější,“ říká Hoefs. Konstrukce termoplastických součástí také usnadňuje recyklaci skříně ve srovnání s termosetovými materiály, jako jsou například směsi pro formování plechů (SMC).
Vysoce odolná i vůči riziku vnějšího požáru
Testy prototypu probíhaly v souladu s mezinárodně uznávanými normami pro elektromobily na baterie jako ECE R100 od Evropské hospodářské komise nebo čínská norma GB 38031. Velkoformátová celoplastová skříň, která měří kolem 1 400 milimetrů na délku i šířku, prokázal svůj výkon ve všech relevantních testech. Splňuje například požadavky testu mechanického otřesu, který slouží k prověřování chování součásti při silných otřesech, a crush testu, kterým vývojáři zkoumají odolnost krytu baterie v případě pomalé deformace. Výsledky pádových a vibračních testů byly také dobré, stejně jako výsledky testu nárazem zespodu. Tento test prověřuje stabilitu baterií, které jsou většinou umístěny v podlaze vozidla, pro případy kontaktu konstrukce vozidla se zemí nebo nárazů velkých kamenů. „Všechny výsledky testů potvrzují předchozí simulace a výpočty. V žádném ze zatěžovacích stavů by nedošlo ke kritickému selhání plastového krytu,“ vysvětluje Haas. Prototyp také prokázal svou odolnost vůči vnějším zdrojům ohně pod vozidlem v souladu s ECE R100 (external fire).
Nižší hmotnost, nižší výrobní náklady
Prototyp byl vyvinut podle hliníkového pouzdra baterie středního elektrického vozidla a navržen pro sériovou výrobu. Vyrábí se v jednostupňovém lisovacím procesu s formovací hmotou na bázi směsi polyamidu 6 Durethan B24CMH2.0 od LANXESS a nevyžaduje žádné další zásahy. Oblasti možného nárazu jsou speciálně lokálně vyztuženy kompozitem Tepex dynalit 102-RGUD600 na bázi polyamidu 6, který je zpevněný nekonečnými vlákny. Oproti hliníkovému provedení dochází k úspoře hmotnosti kolem 10 procent, což opět snižuje uhlíkovou stopu vozidla. Integrace funkcí, jako jsou spojovací prvky, výztužná žebra a komponenty pro tepelný management, výrazně snižuje počet jednotlivých komponent ve srovnání s kovovým provedením, což zjednodušuje montáž a snižuje logistické a výrobní náklady.
Více informací o LANXESS produktech a technologiích ze světa nové mobility a bateriových inovací od Kautex Textron naleznete na https://lanxess.com/en/Products-and-Solutions/Focus-Topics/LANXESS-e-Mobility a www.kautex.com/en/mobility/battery-systems.
Crush test ve směru y: výsledky simulace odpovídají výsledkům fyzických component. Photo: Kautex
