CSP Advanced Materials Center presenta el gabinete de batería compuesto y las innovaciones en materiales

Continental Structural Plastics (CSP, Auburn Hills, Michigan, EE. UU.), Junto con su empresa matriz Teijin Ltd., presentó el 9 de diciembre una innovadora tecnología de panel de tipo panal de abeja de Clase A y una carcasa de batería de vehículo eléctrico (EV) multimaterial avanzada que se puede moldear en cualquier número de formulaciones compuestas patentadas de CSP. Estas tecnologías de componentes se desarrollaron en el nuevo Centro de Tecnologías Avanzadas de la empresa en Auburn Hills, Michigan, la segunda instalación de I + D de CSP en la ciudad, e indican la transición de la empresa hacia capacidades de I + D más amplias tras la adquisición de Teijin.

El nuevo Centro de Tecnologías Avanzadas es una instalación de 47,500 pies cuadrados de los cuales 24,000 están dedicados a esfuerzos de I + D para desarrollar materiales y procesos de próxima generación para llevar CSP y Teijin más allá del compuesto de moldeo en láminas (SMC) y hacia nuevos mercados y tecnologías. El equipo incluye una prensa de 4000 toneladas con nivelación y vacío, una prensa de 750 toneladas con vacío, una prensa de 400 toneladas con una cama de 10 pies, seis termolatoras, dos FANUC Robotics y una máquina de medición de coordenadas (CMM).

“Estamos desarrollando tecnologías y procesos aquí que aprovechan la experiencia de CSP y Teijin en compuestos termoplásticos y termoestables, fibra de carbono y fabricación para brindar a nuestros clientes nuevas opciones para programas de vehículos existentes y futuros”, dice Hugh Foran, director ejecutivo de Desarrollo de Nuevos Negocios. Nuevos Mercados y Tecnologías. “Podemos reducir el peso mientras mejoramos la durabilidad y la seguridad de los ocupantes, todas las características clave necesarias para los vehículos autónomos, conectados y eléctricos”.

Además de la transición tecnológica, el Centro de Tecnologías Avanzadas asumió algunos proyectos para cumplir con estos nuevos esfuerzos de I + D. El primero de estos proyectos es el nuevo proceso de fabricación alveolar de CSP que produce paneles ultraligeros de Clase A. Considerado un compuesto "sándwich", estos paneles utilizan un núcleo de nido de abeja liviano, revestido con pieles de fibra natural, fibra de vidrio o fibra de carbono que se humedecen con resina de poliuretano (PUR). CSP dice que este proceso permite el moldeado de formas complejas y bordes afilados, y da como resultado paneles que ofrecen una rigidez muy alta con un peso muy bajo.

CSP también se encuentra actualmente en desarrollo y producción de más de 34 cubiertas de cajas de batería de vehículos eléctricos (EV) diferentes tanto en los EE. UU. Como en China. Sin embargo, para expandir la oferta de la compañía y proporcionar a los clientes un gabinete de batería superior, CSP y Teijin han desarrollado un gabinete de batería de tamaño completo y multimaterial con una cubierta compuesta de una pieza y una bandeja compuesta de una pieza con refuerzos de aluminio y acero.

Según ambas compañías, los fabricantes de automóviles a menudo se enfrentan a una serie de desafíos con los gabinetes de baterías de vehículos eléctricos de múltiples piezas de acero y aluminio actuales, incluido el peso total de la caja (generalmente más de 1,000 libras) y la necesidad de múltiples soldaduras, sujetadores y pernos que En última instancia, puede resultar en fugas. Al moldear la cubierta y la bandeja como una sola pieza, CSP dice que ha creado un sistema que es más fácil de sellar y puede ser certificado antes del envío. La empresa tiene dos patentes pendientes por sus innovadores sistemas de montaje y fijación de cajas.

La compañía también desarrolló un marco de montaje que utiliza una espuma estructural para la absorción de energía. Esto permite reducir el grosor y el peso del cuadro, al tiempo que mejora el rendimiento en caso de colisión. Los beneficios adicionales de la carcasa de batería de varios materiales incluyen:

• No conductivo
• Puede moldearse en formas complejas
• Menor complejidad en las herramientas
• De alta resistencia
• Estabilidad dimensional
• Características de sellado moldeadas
• Capacidad para moldear blindaje, incluida la protección EMI y RFI
• Resistencia a la corrosión
• Costo de herramientas reducido

En total, se dice que la carcasa de batería de múltiples materiales CSP es un 15% más ligera que una caja de batería de acero. Aunque tiene el mismo peso que una carcasa de aluminio, la carcasa de CSP ofrece una mejor resistencia a la temperatura que el aluminio, especialmente si se utiliza el sistema de resina fenólica. Además, el diseño de una sola pieza para la bandeja no tiene orificios pasantes, por lo que no se requiere sellado ni sellador. Esto no solo elimina la posibilidad de fugas, sino que reduce los costos generales de producción y la complejidad.

Muchos de estos beneficios no podrían haberse logrado sin la química superior de los compuestos desarrollada por el equipo de I + D de materiales de CSP, afirma la compañía. Esta variedad de compuestos avanzados permite a los clientes seleccionar la formulación para la cubierta y / o base que mejor se adapte a sus especificaciones. Las opciones de materiales de carcasa de batería de CSP incluyen:

• El sistema ATH tradicional de poliéster / éster vinílico de alto relleno que utiliza productos químicos SMC convencionales, se adapta fácilmente a las herramientas existentes y proporcionará un excelente rendimiento de referencia con el diseño correcto.
• Sistema intumescente que utiliza una química similar al SMC tradicional, pero con mejor inflamabilidad y rendimiento térmico fuera de control.
• Sistema fenólico que es ideal para aplicaciones de alta temperatura donde las piezas deben cumplir con los requisitos de seguridad contra incendios, emisión de humo, combustión y toxicidad. Un sistema fenólico tendrá excelentes características de retardo de llama, resistencia térmica y química y no conductividad eléctrica.

Cada una de estas químicas se puede adaptar utilizando diferentes tipos o formatos de fibra (p. Ej., Vidrio / carbono / mezclado / otro, picado y / o continuo), y cualquiera puede formularse para lograr los requisitos de COV más estrictos.

" El trabajo que se está realizando en el Centro de tecnología avanzada, combinado con los avances en materiales que se están logrando en nuestras instalaciones de I + D en la sede, permite a CSP mantener nuestra posición de liderazgo en compuestos avanzados y establecernos como un actor global en el campo de multimateriales. ”Dice Steve Rooney, director ejecutivo de CSP. "Juntos, con la experiencia en materiales y fibra de carbono que aporta Teijin, estamos desarrollando soluciones ligeras que permiten a nuestros clientes pensar fuera de la caja cuando se trata del diseño de vehículos".

El equipo del Centro de Tecnologías Avanzadas incluye actualmente a cinco ingenieros y diseñadores. El Departamento de Tecnología Avanzada de CSP, en combinación con I + D y Desarrollo de Productos, está compuesto por más de 80 ingenieros, diseñadores y científicos. Antes de que Teijin adquiriera CSP, esta instalación era un centro de I + D de Teijin, y es donde se desarrolló el proceso de fabricación de Sereebo. Este es el proceso que se utiliza ahora para fabricar la caja pickup GMC Sierra Denali ganadora del premio PACE CarbonPro, lo que se dice que es la primera caja de recogida de fibra de carbono de la industria.