IKV、Kautex Textron のすべての協力

Kautex Textron GmbH & Co. KG とドイツのアーヘンに拠点を置く IKV プラスチック加工研究所の研究者は、1,600 × 1,300 × 200 ミリメートルの「電気自動車用初の本格的な熱可塑性プラスチック バッテリー ハウジング」を開発しました。

Kautex Textron は、2022 年 9 月の IKV International Colloquium Plastics Technology ブースで、Pentatonic と呼ばれる最終プロトタイプを展示しました。 IKVの研究者フレデリック・ブロック氏は、長繊維強化熱可塑性プラスチック（LFT）圧縮成形プロセスへのエンドレス繊維強化材の統合に関するプレゼンテーションの中で、アーヘンでの開発とテストについて説明した。

ブロック; Roman Bouffier、Kautex Textron 研究ディレクター。 上級開発エンジニアのニコライ・バーグマン氏は、フロント、リア、アンダーボディ（ボラードの突き刺し）や車両の接地衝撃によるバッテリーモジュールの損傷に耐えるためには、高い衝撃強度が重要であると述べた。

ブロック氏は、ドイツのプフィンツタールに本拠を置くフラウンホーファー化学技術研究所（ICT）で直接LFTプロセスで製造された有機シートで強化された、ガラス充填ナイロン6/ガラス繊維長繊維熱可塑性リブ付き梁の部品レベルのテストについて説明しました。 最初はすべてが 100 kN の制限に達していなかったので、ブロック氏は耐荷重の分散を改善するためにいくつかのリブ構造を隣り合わせに配置しました。

ブフィエ氏は、現在の金属デザインの筐体の課題を指摘した。 これらは、深絞り鋼板またはアルミニウムのハウジング構造と、内部のダイカストおよび押出および溶接されたアルミニウムのプロファイル補強材を使用しており、押出プロファイルに苦労して切断およびフライス加工された穴が付いています。

ペンタトニック ハウジングの重量は 55 kg ですが、アルミニウムとスチール製の同等のハウジングの重量はそれぞれ 61 kg と 89 kg です。 プラスチック製の設計には、金属製ハウジングに比べて 15% の重量削減、20% のコスト削減、CO2 排出量が 45% 低いという重要な利点がある [アルミニウムより 93 kg、スチールより 556 kg、走行距離 200,000 km を超える] とブフィエ氏は述べています。

ハウジングは高度な機能コンポーネント統合を備えており、継ぎ目のないフランジ、金属プロファイルの代わりに垂直な UD プロファイル、ねじ山の統合、および「安全な冷却剤の経路」を備えたワンショットプロセスで成形されているとブフィエ氏は強調した。

Kautex Textron のエンジニアリングマネージャー、Havya Premkumar 氏は今年初めに次のように述べています。「当社のペンタトニック バッテリー システムのユニークな点は、金属補強が必要ないことです。柔軟性のないスチールやアルミニウムのバッテリー ハウジングとは異なり、ペンタトニックは機能の統合にメリットをもたらすカスタマイズ可能な軽量ソリューションを提供します」そして熱管理。」

ブフィエは内部および外部の耐火性について言及しました。 ドイツ、ケルンに拠点を置く Lanxess Germany GmbH (ホール 6、ブース C76-C78) の B24CMH 2.0 グレードの GF ナイロン 6 および圧縮成形された Dynalite 102-RGUD600 Tepex 複合シートの使用を考慮して、Bouffier は UL94 VO 火炎に適合するかどうか尋ねられました。難燃性の材料が必要です。 彼は、「必ずしも V-0 が必要というわけではありませんが、必要なだけの難燃性を備えたスマートなデザインが、火災試験に合格するかどうかを左右します。」と答えました。

Kautex Textron の熱可塑性バッテリー ハウジングへの取り組みは、2021 年 8 月に中国の平湖工場での生産拡大の発表によって確認されており、特にペンタトニック バッテリー ハウジング向けに、5,500 トンのプレスをベースとした D-LFT ラインを設置し、 5 社以上の地元顧客にサービスを提供しています。

ブフィエはポリプロピレンベースの材料の評価を認めたが、ナイロンよりも耐熱性が10℃低いため却下された。 以前BMWのマネージャーを務めたStauber-EngineeringのRudolf Stauber氏は、鉄道、道路、船舶による車両輸送は、繰り返しの衝撃によって損傷を引き起こすと述べた。 したがって、クッションを使用する必要があります。 もう一人の元BMW経営者、コンサルティング4カーボン社のハンス・シュヴァーガー氏は、以前BMW i3のカーボンファイバー・パッセンジャー・セル構造の開発を率いていたが、温度変化について質問したところ、ブフィエ氏はこれはテストされていないと答えた。

ブフィエ氏は、自動車メーカーはリサイクルについてより適切に説明できると示唆したが、「理想的には、理論上、使用済みバッテリーハウジングのナイロンは溶液に溶解され、残りのガラス繊維は粉砕されて他の目的に使用される可能性がある」と示唆した。閉ループを持っています。」 ストウバー氏は懐疑的で、「多くの車は個人が所有しており、その車のさまざまな部品は取り外され、残りはドイツにある66台のシュレッダーの1つに送られる。それらはカウテックスに戻ってくることはない。この業界は市場主導であり、規制されている」と述べた。政治家によって。」

ブフィエ氏は、ポリエステルやビニルエステル樹脂をベースとしたD-LFT、GMT、繊維強化シートモールディングコンパウンド（SMC）の場合も同様に、圧縮成形が「多用途で成熟した製造プロセスであり、長い連続繊維強化を適用すると優れた製造プロセス」として選択されたと説明した。 。 同氏は、繊維配向シミュレーションには改善の余地があることを認めた。 また、電磁シールドは「本質的には解決されていないが、解決策は用意されている」という。

IKV は SMC バッテリーハウジングも調査しています。 これは、IKV 研究者のベラ・オースターマンによるプレゼンテーションと、アーヘン・メラテンの IKV 複合材料研究所に展示された部品から明らかでした。 オースターマン氏は、バッテリーハウジング用のSMCの局所連続外部および/または内部局所炭素繊維樹脂含浸トウプレグテープ補強のモデリングと検証について説明した。 これは「比較的低コストのSMC材料」の機械的特性の向上に関するものです。

この「ハイブリッドSMC」アプローチは、ドイツのヴィースバーデンに本拠を置くSGL Carbon SEのCFトウプレグと、イタリアのScanzorosciateに本拠を置くPolynt SpAの40パーセントのガラス繊維強化不飽和ポリエステルSMCコンパウンドをベースにしており、強化されたハイブリッドSMCバッテリーハウジングの基礎を形成する可能性がある。オースターマン氏は、内部的には SMC 正弦波リブとカーボンファイバー強化の引抜成形プロファイルの組み合わせによって実現していると提案しました。

オースターマン氏は、「45グラムCF」を使用した硬化済みトウプレグは部品重量の3パーセントを占めているが、Z軸変形は20パーセント少ないと述べた。 局所的な 4% CF 含有量のトウプレグ強化材と内部正弦波リブ クラッシュ構造を組み合わせたハイブリッド SMC デモンストレーターは、脆性破壊挙動ではなく延性破壊挙動を示しました。 57% 高い力に耐え、エネルギー吸収が 317% 増加しました。

IKVで進行中の作業には、「リサイクル手順、CO2削減の可能性、サイクル時間の短縮の詳細な評価」が含まれているとオースターマン氏は語った。 興味深いことに、Kautex Textron は、2021 年末に完了した hybridSMC プロジェクトのパートナーでした。

IKV は、ドイツのロッテに本拠を置く Frimo Group GmbH (ホール 13、ブース C60) の機器を使用し、IKV 複合材料研究所と、IKV と同じ RWTH 大学キャンパス内にある近くの AZL Aachen GmbH 軽量エンジニアリング ソリューション センターに設置しました。 シミュレーションは、アーヘンに本拠を置く SimpaTec Simulation & Technology Consulting GmbH (ホール 13、ブース A94) のソフトウェアを使用して行われました。

Kautex Textron GmbH & Co. KG

ホール14、ブースC16

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