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Lanxess (Colonia, Alemania) ha aplicado sus materiales compuestos termoplásticos continuos reforzados con fibra de dynalite Tepex en la fabricación del compartimento de carga bien instalado en el sedán de lujo Mercedes-Benz Clase S para acomodar la batería de suministro de polvo a bordo de 48V del vehículo. Lanxess dice que los componentes compuestos pueden soportar altas tensiones mecánicas y son alrededor de un 30% más ligeros que los componentes de chapa metálica comparables.

“En caso de accidente, la batería no debe penetrar ni dañar de ningún modo la pared del hueco. Esto está garantizado por la alta resistencia y rigidez de nuestro material compuesto a base de tela ”, dice el Dr. Klaus Vonberg, experto en aplicaciones de Tepex en Lanxess. “El diseño compuesto también asegura que el compartimento de carga sea hermético, evitando la entrada y salida de fluidos como el agua y el electrolito de la batería”.

El componente de seguridad se fabrica en un proceso de moldeo híbrido utilizando una pieza en bruto de ~ 110 x 80 centímetros producida por una máquina cortadora de agua. La pieza en bruto está hecha de Tepex dynalite 102-RG600 (2) a base de poliamida 6 (PA6), que está reforzada con dos capas de tejidos continuos reforzados con fibra de vidrio. Además, el PA6 Durethan BKV60H2.0EFDUS060 de Lanxess se utiliza como material de inyección trasera para integrar sujetadores y reforzar las nervaduras. El sesenta por ciento de su masa comprende fibras de vidrio cortas, dice Lanxess, que también optimiza su resistencia y rigidez para su uso con el material Tepex.

El conformado (drapeado) de la pieza en bruto se realiza luego mediante un sello, un proceso muy complejo, entre otras cosas, dice la compañía, debido a los altos índices de estirado. Esto se debe a que el material compuesto no se expande plásticamente como una hoja de metal, sino que sufre una deformación en respuesta al movimiento (drapeado) del material fibroso, lo que significa que el material compuesto tiene que ser suministrado continuamente desde el exterior durante el proceso de conformado. Si el movimiento es demasiado grande, las fibras pueden inhibir el proceso de formación, rompiéndose como resultado e impactando el resto del proceso.

Lanxess también empleó una gama de modelos de cálculo virtual, lo que permitió a la empresa simular con precisión el proceso de drapeado, incluida la determinación de las geometrías de corte óptimas en 3D de la pieza en bruto y su comportamiento de conformado, para predecir y analizar mejor los efectos de conformado y responder en consecuencia.

“Para el compartimento de carga, también determinamos cuándo se alcanza el ángulo crítico de cizallamiento de la tela durante el conformado, dónde se forman las arrugas y dónde las fibras comienzan a romperse”, dice Vonberg. “Nuestros cálculos y simulaciones también ayudaron a garantizar que las esquinas redondeadas del componente puedan soportar las cargas esperadas”. También se simuló la orientación local de las propias fibras continuas en áreas de componentes con un contorno 3D pronunciado (por ejemplo, en las esquinas redondeadas). Este es un requisito previo para predecir con precisión el comportamiento mecánico en términos de simulación integradora. “Todo esto es parte de nuestra oferta de servicios bajo la marca HiAnt con la que apoyamos a los expertos en desarrollo de nuestros clientes para diseñar bien el compartimento de carga”, dice Vonberg.

De cara al futuro, Vonberg señala que Lanxess también ve potencial en los vehículos eléctricos (EV). "Para los dispositivos de seguridad, la carcasa del sistema de batería completo o los componentes para el espacio de almacenamiento ahora están disponibles debajo del 'capó', porque nuestro material estructural liviano es mucho más liviano que el metal y, por lo tanto, ayuda a extender la gama de vehículos eléctricos", concluye.