Lanxess、Kautex Textronは、EVバッテリーハウジングのD-LFTを調査します

特殊化学品会社のランクセス（ケルン、ドイツ）とKautex Textron GmbH＆Co。KG（ボン、ドイツ）、Textron Inc.（プロビデンス、RI、米国）の会社は、数年にわたって協力して、技術的な熱可塑性樹脂の利点を実証してきました。軽量化とコスト削減、機能統合、電気絶縁挙動の観点から、電気自動車（EV）のバッテリーハウジング内の金属両社は、実現可能性調査において、ほぼシリーズの技術デモンストレーターを開発しました。このシステムは、長さと幅がそれぞれ約1,400ミリメートルで、重量が2桁台半ばのキログラム範囲の大判オールプラスチック製ハウジングパーツです。

「最初のステップとして、金属補強構造の使用を完全に廃止し、これらの複雑で大きなコンポーネントを商業的に生産できることを証明しました」と、KautexTextronの製品開発ディレクターであるFelixHaas氏は説明します。今後、KautexとLanxessは、協力の結果を利用して、自動車メーカーとの量産のための開発プロジェクトに参加したいと考えています。

デモンストレーターは、CセグメントEVのバッテリーハウジングをベースに開発。クラッシュ構造のハウジングトレイ、ハウジングカバー、アンダーラン（アンダーボディ）保護で構成されています。ハウジングコンポーネントは、単段の直接長繊維熱可塑性（D-LFT）成形プロセスで製造できます。ランクセスは、D-LFT成形コンパウンドの材料としてDurethan B24CMH2.0PA6樹脂を最適化しました。 Kautex Textronは、ガラス繊維ロービングを使用してプロセス用にPA6を配合します。ランクセスのTepexダイナライト連続繊維強化熱可塑性プラスチックは、ハウジング構造の補強材として使用されています。 「このプロセスにより、鋼やアルミニウムを処理するプロセスよりも短い、したがってより経済的なサイクルタイムが可能になります」とハース氏は説明します。

今日、ランクセスは、高電圧バッテリーのハウジングは主に押し出し鋼またはアルミニウムプロファイルで作られていると言います。車両クラスに応じて、ハウジングの長さと幅はそれぞれ2,000または1,500ミリメートルをはるかに超える可能性があります。サイズ、コンポーネントの数、および多数の製造と組み立てのステップにより、金属製のハウジングは非常にコストがかかります。たとえば、ストランドプレスプロファイルから作成された複雑な構造には、溶接、パンチング、リベット留めなどの多くの二次作業ステップが必要です。さらに、金属部品は、陰極ディップコーティングによって追加のプロセスステップで腐食から保護する必要があります。

「一方、プラスチックは設計の自由度を十分に活用できます。留め具や熱管理コンポーネントなどの機能を統合することにより、バッテリーハウジングの個々のコンポーネントの数を大幅に減らすことができます。これにより、組み立てとロジスティクスの労力が簡素化され、製造コストが削減されます」とランクセスのe-Powertrainプロジェクトマネージャーであるクリストファーホーフス博士は述べています。

高電圧バッテリーハウジングは、高い剛性と強度、衝突時のエネルギー吸収、難燃性、車両構造へのハウジングの統合など、さまざまな非常に要求の厳しい技術要件も満たす必要があります。ランクセスは、プラスチックがこれらのニーズの多くを満たす可能性があると報告しています。この材料は耐食性と電気絶縁性があり、後者はシステム短絡のリスクを低減します。プラスチックの密度が低く、軽量構造になる可能性があるため、ハウジングが大幅に軽量化され、特にEVの範囲にメリットがあります。

「私たちは、コンポーネントの生産と構造設計の最適化に引き続き協力しています。プロトタイプ設計のコストを節約し、将来のシリーズコンポーネントの市場投入までの時間を短縮するために、開発作業の大部分を仮想的に実行することを目的としています」とHoefs氏は述べています。