Ghid de e-mobilitate

Injecția prin turnare pentru e-mobilitate

Datorită extinsei noastre capabilități de proiectare, Rosti a fost provocată să conceapă matrițe complexe și caracteristici în-mould pentru fabricația de masă din sectorul e-mobilității aflat în plină expansiune.

Injecția prin turnare oferă avantaje semnificative în această industrie și are aplicații pentru biciclete electrice, trotinete, vehicule de transport public și autoturisme. Este un proces repetabil, rentabil, ușor și rapid, iar producția poate fi scalată ușor, atât ascendent, cât și descendent. Acestea sunt caracteristici ideale atunci când se urmărește asigurarea unei calități fiabile în producția de volum mare.

Suportul modern pentru baterii

Suportul modern pentru baterii a devenit un element esențial pentru o gestionare termică eficientă în vehiculele electrice. Producătorii se confruntă cu provocarea de a menține mai multe baterii reci, fără a se baza pe răcirea cu ajutorul fluxului de aer forțat. Acest lucru a dus la implementarea unei structuri speciale de canale în interiorul suportului de baterii, care permite fluidului de răcire să fie trecut prin sau în jurul celulelor bateriilor. Suporturile co-proiectate de Rosti includ o structură de canale care permite și răcirea tranzitorie.

Rosti colaborează cu clienți OEM pentru a oferi soluții integrate în acest domeniu. Folosind software-ul nostru intern de ultimă generație de simulare a fluxului de material, putem ajuta clienții să transforme ideile din concept în realitate. Jumătate de miliard de suporturi vor fi necesare pentru a răspunde cerințelor viitoare ale pieței vehiculelor electrice. La Rosti, suntem foarte mândri să fim lideri în acest domeniu.

Citește mai jos despre proiectele noastre din e-mobilitate sau descarcă acest white paper.

De ce injecția prin turnare oferă soluția perfectă pentru aplicațiile de producție de masă în e-mobilitate

Există mai mulți factori care determină dezvoltarea rapidă a e-mobilității, printre care legislația guvernamentală și presiunile de mediu. Mai mult, având în vedere că piața globală de vehicule electrice comerciale este estimată să crească cu o rată anuală compusă de 39,9% – de la 125.212 unități în 2017 la 1.831.865 de unități până în 2025 – cercetarea și dezvoltarea în e-mobilitate avansează într-un ritm fără precedent.

Tehnologia tradițională a motoarelor cu combustie internă, folosită pentru propulsia vehiculelor, își pierde terenul, iar producătorii OEM proiectează acum noi platforme în segmentele de e-mobilitate ușoară, medie și grea. Se așteaptă ca aceste platforme să atingă aceleași niveluri de performanță ca cele tradiționale. Totuși, aceasta nu este singura provocare; la fel de dificilă va fi și tranziția de la producția actuală de prototipuri în serie mică, folosind tehnologii emergente, la cerințele de producție de masă ale viitorului.

Rosti este deja activă pe piața de e-mobilitate/baterii și colaborează cu unii dintre cei mai importanți OEM la nivel mondial pentru a utiliza tehnici de producție dovedite și a răspunde direct provocărilor actuale de fabricație. Una dintre aceste provocări vizează suporturile de baterii utilizate pe platformele e-mobility. Tehnologia bateriilor este cheia pentru autonomie mai mare a vehiculelor, iar suportul de baterii, departe de a fi o componentă banală, joacă un rol major. În acest articol, Tony Austin, Director Tehnic la Rosti, discută preocupările legate de tehnologia bateriilor și evidențiază de ce injecția prin turnare ar trebui luată în considerare de OEM ca proces de fabricație preferat.

Rolul suportului de baterie atunci și acum

Dacă aruncăm o privire sub capota oricărui vehicul convențional cu motor termic, vom observa că suportul de baterie este un obiect destul de inanimat. De obicei fabricat din metal, rolul său era să ofere o platformă pentru susținerea bateriei tradiționale cu plumb-acid și să ofere un anumit grad de protecție în caz de impact. Însă, pe măsură ce vehiculele e-mobility au evoluat, bateria a devenit elementul vital al sistemului.

Atât fiabilitatea vehiculului, cât și autonomia acestuia depind de tehnologia bateriei utilizate, astfel încât orice amenințare la adresa performanței bateriei, cum ar fi, de exemplu, climatul cald, trebuie contracarată. Practic, o creștere a temperaturii ambientale duce la o durată de viață mai scurtă a bateriei pentru e-mobility: cu cât temperatura este mai mare, cu atât reacțiile chimice au loc mai rapid și bateria se descarcă mai repede.

Testele independente au arătat că rata de autodescărcare a unei baterii se dublează la fiecare creștere cu 10°C a temperaturii. De asemenea, este esențial ca bateriile să fie protejate împotriva supraîncălzirii, scenariu considerat cel mai periculos, deoarece va duce la deteriorări rapide.

Intră în scenă suportul de baterie al secolului XXI

Suportul modern pentru baterii a devenit un element vital în tranziția spre o gestionare termică eficientă, iar OEM-urile din e-mobilitate caută soluții pentru a menține mai multe baterii reci, înlocuind răcirea tradițională cu aer forțat. Acest lucru a dus la implementarea unei structuri speciale de canale în interiorul componentei suport, prin care fluidul de răcire poate fi trecut prin sau în jurul celulelor. Mai mult, structura de canale permite și răcirea tranzitorie.

Rosti colaborează cu clienți OEM pentru a oferi soluții integrate în acest domeniu. Cele mai recente modele de suporturi pentru baterii sunt adesea foarte complexe, ceea ce înseamnă că producerea unei componente finite prin tehnici convenționale precum prelucrarea CNC sau presarea nu este întotdeauna realizabilă. Este important de menționat că imprimarea 3D, considerată o tehnologie revoluționară a viitorului, încă prezintă dezavantaje în ceea ce privește investiția de capital necesară. De asemenea, nu poate satisface cerințele de producție la scară mare ale industriei. Deci, care este alternativa?

Injecția prin turnare pentru suporturile de baterii ale vehiculelor electrice

În procesul de turnare prin injecție, materialul de bază este topit și injectat într-o matriță sub presiune ridicată. Componenta se răcește în matriță și este ejectată, înainte ca procesul să reînceapă. Dar este turnarea prin injecție procesul optim de fabricație pentru suporturile de baterii ale vehiculelor electrice? De ani de zile, Rosti a fost provocată de numeroși OEM-uri – din diverse piețe – să proiecteze matrițe complexe cu multiple funcționalități în-matriță, o expertiză care ar fi aproape sigur necesară pentru suporturile de baterii utilizate în aplicațiile de e-mobilitate. De exemplu, Rosti poate proiecta canalele de răcire pentru a deveni parte integrantă a componentului turnat. Folosind software intern, de ultimă generație, pentru simularea fluxului de material în matriță, Rosti poate transforma ideile din concept în realitate, realizând dintr-o singură trecere o piesă care conține toate caracteristicile necesare unui suport de baterie al secolului XXI.

Dar din nou, este turnarea prin injecție cu siguranță procesul potrivit de fabricație pentru aplicațiile de suporturi de baterii? Ei bine, o altă modalitate de a privi această dilemă este să te gândești la volumele potențiale necesare. Dacă e-mobilitatea își va atinge potențialul în ceea ce privește numărul de unități preconizate, atunci volumele de producție vor fi extrem de ridicate. Această cifră trebuie de asemenea să țină cont de cantitatea uriașă de pachete de baterii de rezervă – și, prin urmare, de suporturi – care vor fi necesare, ca să nu mai menționăm sursele de alimentare necesare pentru alte piețe.

Rosti sugerează că nici prelucrarea CNC, nici imprimarea 3D nu vor putea face față acestor volume mari și nici nu vor asigura costurile pe bucată cerute de OEM-uri. În schimb, este nevoie de un proces repetabil, eficient din punct de vedere al costurilor și rapid, care să asigure rigiditate structurală. Din nou, turnarea prin injecție oferă avantaje semnificative, printre care și capacitatea de a scala producția în consecință.

Într-adevăr, costul inițial pentru turnarea prin injecție poate fi uneori ușor mai ridicat din cauza necesității matrițelor, dar beneficiile inginerești și economiile de scară trebuie luate în considerare. Odată ce costul inițial a fost amortizat, prețul pe unitate folosind turnarea prin injecție devine foarte competitiv. Mai mult, procesul este foarte repetabil; o caracteristică importantă atunci când vrei să asiguri consistența brandului și fiabilitatea pieselor în producția de volum mare. Un alt avantaj este că turnarea prin injecție poate reduce numărul de piese necesare, oferind posibilitatea integrării pieselor auxiliare, cum ar fi suporturile. O astfel de libertate de proiectare aduce beneficii evidente asupra listei de materiale și a timpilor de asamblare.

Oferă turnarea prin injecție materialele potrivite?

Pentru această aplicație, cheia este implicarea producătorului de materie primă încă din prima zi a proiectului. De exemplu, există o nevoie uriașă de a reduce greutatea în aplicațiile pentru suporturi de baterii; nu este o opțiune să reduci greutatea celulei de baterie, așadar suportul trebuie ușurat. Deși soluțiile turnate prin injecție oferă o alternativă mai ușoară la suporturile tradiționale din metal, vor asigura acestea rezistența necesară atât pentru susținerea bateriei, cât și pentru protejarea acesteia împotriva factorilor externi? Consultările detaliate ale Rosti cu producătorii de materii prime garantează că este utilizată compoziția optimă de material; una care poate îndeplini toate cerințele pentru pereți subțiri, dar rezistenți. În plus, materialul specificat respectă întotdeauna standardul de rezistență la flacără UL-94VO, asigurând astfel conformitatea cu legislația aplicabilă.