Leichte, langlebige Unterbodenbauteile für EVs mit Tepex-Verbundwerkstoff fertigen
Leichtbau spielt eine entscheidende Rolle bei der Schaffung optimaler Fahrerlebnisse. Um das hohe Gewicht der Batterien in Elektrofahrzeugen auszugleichen, müssen Ingenieure so viele Leichtbaukomponenten wie möglich entwickeln – einschließlich Unterbodenpaneelen. Es gibt technische Werkstoffe, die deutlich leichter als Metall sind und die Ingenieure einsetzen können.Diese Werkstoffe erleichtern zudem die Logistik und den Transport und ermöglichen weniger nachgelagerte Fertigungsschritte mit geringerem Energieverbrauch, weniger Abfallströmen in der Produktion und weniger gefährlichen Produktionsschritten.
Mit der Beschleunigung der Fahrzeug-Elektrifizierung spielt Leichtbau eine entscheidende Rolle bei der Schaffung optimaler Fahrerlebnisse. Die Batterien von Elektrofahrzeugen (EVs) wiegen im Durchschnitt 454 kg, wobei größere Modelle bis zu 900 kg und einige sogar bis zu 1.800 kg erreichen.
Um das hohe Gewicht der Batterien auszugleichen, müssen Konstrukteure so viele Leichtbaukomponenten wie möglich für EVs entwickeln. Glücklicherweise stehen Materialien zur Verfügung, die deutlich leichter als Metall sind und von Designern genutzt werden können. Diese Werkstoffe vereinfachen Transport und Logistik und erlauben es, weniger Folgeprozesse auszuführen—kein Fräsen/Bohren, Lackieren oder Korrosionsschutz—bei reduziertem Energieverbrauch sowie geringeren Produktionsabfällen und weniger gefährlichen Produktionsschritten.
Es lassen sich stärkere und steifere, energieabsorbierende Unterbodenbauteile herstellen.
Bei der Konstruktion von Unterbodenverkleidungen sind technische Werkstoffe, die etwa 30 Prozent leichter als Stahlkonstruktionen sind,Envalior’s Tepex® Dynalitemarkeneigene, kontinuierlich faserverstärkte thermoplastische Verbundwerkstoffe (CFRTP). Tepex ist die Verbundwerkstoff-Familie von Bond-Laminates, einer 100%igen Tochtergesellschaft von Envalior. Diese Werkstoffe sind nicht nur leicht, sondern auch hochwirksam und mechanisch stabil für Unterbodenverkleidungskomponenten.
Die Materialien sind durchdringungsfest und tragen zur Steigerung der Energieeffizienz bei. Batterien sind besonders schutzbedürftig, da sie üblicherweise im Bodenblech installiert werden. Die Unterbodenverkleidung schützt die Batterien daher effektiv vor Steinschlag und anderen Einwirkungen beim Kontakt der Fahrzeugunterseite.
Unterbodenverkleidungen aus Tepex finden sich in einer Vielzahl moderner Fahrzeuge, etwa in den Modellen Li L9, Li L8 und Li 7 von Li Auto Inc., einem chinesischen Hersteller von Elektrofahrzeugen mit Reichweitenverlängerung. Diese sechssitzigen Premium-SUVs für Familien verfügen über einen benzinbetriebenen Motor zur Batterieaufladung während der Fahrt; die Unterbodenverkleidung schützt dabei die Tanks.
Die Paneele bestehen aus einer robusten, thermoplastischen Verbundstruktur und werden im Compression Molding Verfahren mit einem verstärkenden Einleger aus dem Verbundwerkstoff Tepex Dynalite und einer DLFT-(Direct Long Fiber Thermoplastic)-Masse hergestellt. Verglichen mit anderen Materialkonzepten, wie etwa reinem DLFT, macht die Verstärkung durch Tepex das Bauteil steifer, fester und energieabsorbierender.
Effiziente Herstellungsprozesse ermöglichen
Das Unterbodenpaneel ist rund 1,5 Meter lang, 1 Meter breit und lediglich 3 bis 4 Millimeter dick. Es wird mit einem 1 mm starken Einleger aus Tepex Dynalite 104-RG600 als Deckschicht und einer zusätzlichen extrudierten DLFT-Masse gefertigt. Beide Werkstoffe werden erwärmt und plastifiziert und anschließend in ein Kompressionswerkzeug eingelegt, wo sie in einem einzigen Schritt miteinander verpresst werden.
Die Matrix des Tepex-Einlegers besteht aus Polypropylen und ist mit 47 Volumenprozent kontinuierlichen Glasfaser-Rovings verstärkt. Die Polypropylen-DLFT-Masse enthält 40 Gewichtsprozent Langglasfasern. Da beide Komponenten PP-basiert und kompatibel sind, ergibt sich eine optimale Verbindung.
Diese Materialkombination erfüllt die hohen mechanischen Anforderungen und zeigt eine hohe Durchdringungsfestigkeit. Das Unterbodenbauteil kann auf einem konventionellen Compression Molding Werkzeug gefertigt werden.