Ghid de e-mobilitate

Injecția în matriță pentru e-mobilitate

Datorită extinsei noastre capacități de proiectare, Rosti a fost provocată să creeze matrițe complexe și funcționalități specializate pentru fabricarea în masă în sectorul e-mobilității, aflat în plină expansiune.

Injecția în matriță oferă avantaje semnificative în această industrie, cu aplicații pentru biciclete electrice, trotinete, vehicule de transport public și mașini. Este un proces repetabil, rentabil, ușor și rapid, iar producția poate fi ajustată cu ușurință în sus sau în jos. Acestea sunt calități ideale atunci când se dorește asigurarea unei calități fiabile în producția de volum mare.

Suportul modern pentru baterii

Suportul modern pentru baterii este acum o componentă vitală pentru o gestionare termică eficientă la vehiculele electrice. Producătorii se confruntă cu provocarea de a menține reci mai multe baterii fără a se baza pe răcirea cu aer forțat. Acest lucru a dus la introducerea unei structuri speciale de canale în interiorul suportului de baterii, care permite lichidului de răcire să circule prin sau în jurul celulelor bateriei. Suporturile concepute în colaborare cu Rosti includ o structură de canale ce permite și răcirea tranzitorie.

Rosti colaborează cu clienți OEM pentru a furniza soluții integrate în acest domeniu. Folosind software-ul nostru avansat de simulare a fluxului de material, dezvoltat intern, ajutăm clienții să transforme ideile în realitate. Este nevoie de jumătate de miliard de suporturi pentru a satisface cererea viitoare de pe piața vehiculelor electrice. La Rosti, suntem foarte mândri să fim lideri în acest domeniu.

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

De ce injecția în matriță este soluția perfectă pentru producția de masă a aplicațiilor e-mobility

Numeroși factori determină dezvoltarea rapidă a e-mobilității, printre care reglementările guvernamentale și presiunile de mediu. În plus, piața globală de vehicule electrice comerciale este de așteptat să crească cu o rată anuală compusă de 39,9% — de la 125.212 unități în 2017 la 1.831.865 unități până în 2025 — ceea ce înseamnă că activitatea de cercetare și dezvoltare în domeniu accelerează mai mult ca niciodată.

Tehnologia tradițională cu motor cu combustie internă pentru propulsarea vehiculelor pierde teren, iar OEM-urile de astăzi dezvoltă noi platforme pentru piețele e-mobility ușoare, medii și grele. Se așteaptă ca aceste platforme să funcționeze la fel de bine ca și corespondentele lor tradiționale. Însă nu este singura provocare; este la fel de dificilă trecerea de la producția de prototipuri în volum mic, folosind tehnologii emergente, la cerințele de producție în masă de ziua de mâine.

Rosti este deja implicată pe piața e-mobility/baterii și colaborează cu unii dintre cei mai importanți OEM-uri din lume pentru a utiliza tehnici de producție dovedite, cu scopul de a aborda direct provocările actuale de producție. Una dintre aceste provocări o reprezintă suporturile pentru pachetele de baterii folosite în platformele de e-mobility. Tehnologia bateriilor este esențială pentru ca vehiculele să aibă autonomie mai mare, iar suportul de baterie, deloc simplu, joacă un rol major. În acest articol, Tony Austin, director tehnic la Rosti, discută despre problemele legate de tehnologia bateriilor și explică de ce injecția în matriță ar trebui să fie alegerea principală pentru OEM-uri ca proces de fabricație.

Rolul suportului de baterie: trecut și prezent

Dacă arunci o privire sub capota unui vehicul clasic cu motor pe benzină sau motorină, vei vedea că suportul de baterie este o componentă destul de statică. De obicei, acesta este fabricat din metal, iar rolul său principal a fost să susțină bateria tradițională cu plumb-acid și să ofere o oarecare protecție în caz de impact. Însă pe măsură ce vehiculele e-mobility au evoluat, bateria a devenit „inima” sistemului.

Atât fiabilitatea vehiculului, cât și autonomia depind de tehnologia bateriei folosite, așa că orice poate afecta performanța bateriei — cum ar fi climatul cald — trebuie gestionat corespunzător. Practic, creșterea temperaturii ambientale scade durata de viață a bateriei e-mobility: cu cât bateriile sunt mai fierbinți, cu atât reacțiile chimice sunt mai rapide și cu atât mai repede se descarcă bateria.

Testele independente au arătat că rata de auto-descărcare a unei baterii se dublează pentru fiecare creștere cu 10°C a temperaturii. Este crucial de asemenea să protejezi bateriile de supraîncălzire, care reprezintă cel mai grav scenariu și poate cauza deteriorare rapidă.

Introducerea suportului de baterie al secolului XXI

Suportul modern pentru baterii a devenit acum un factor cheie în gestionarea termică eficientă, iar OEM-urile e-mobility caută soluții noi pentru a menține reci multiplele baterii, fără a apela la răcirea tradițională cu aer forțat. Acest lucru a dus la introducerea unei structuri speciale de canale în interiorul suportului, care permite lichidului de răcire să treacă prin sau pe lângă celule. Mai mult decât atât, această structură permite și răcirea tranzitorie.

Rosti colaborează cu clienți OEM pentru a oferi soluții integrate în acest domeniu. Cele mai noi proiecte de suporturi pentru baterii sunt adesea extrem de complexe, ceea ce face dificilă producerea unui element finit folosind metodele tradiționale, precum prelucrarea CNC sau presarea. Este important de menționat că imprimarea 3D — considerată o inovație pentru viitor — încă are limitări din cauza investiției de capital necesare. De asemenea, nu poate răspunde cererii industriei pentru producție de volum mare. Deci, care este alternativa?

Injecția în matriță pentru suporturi de baterii pentru vehicule electrice

În procesul de turnare prin injecție, materia primă este topită și injectată într-o matriță la presiune ridicată. Componenta se răcește în matriță și este ejectată, înainte ca procesul să fie reluat. Dar este turnarea prin injecție cel mai potrivit proces de fabricație pentru suporturile de baterii destinate vehiculelor electrice? Ani la rând, Rosti a primit provocări din partea multor producători OEM—din diverse piețe—de a proiecta matrițe complexe cu multiple funcțiuni integrate, o expertiză care ar fi cu siguranță necesară pentru suporturile de baterii folosite în aplicațiile de e-mobilitate. De exemplu, Rosti poate proiecta canalele de răcire ca parte integrată a matriței. Folosind software-ul intern, de ultimă generație, pentru simulări ale fluxului de material în matriță, Rosti poate transforma ideile din concept în realitate, producând, într-o singură etapă, o piesă care include toate caracteristicile necesare unui suport de baterie din secolul XXI.

Dar, din nou, este turnarea prin injecție cu adevărat procesul potrivit pentru aplicațiile de suporturi pentru baterii? O altă modalitate de a aborda această întrebare este să luăm în considerare volumele potențiale necesare. Dacă e-mobilitatea își va atinge potențialul maxim, conform estimărilor pe unități, atunci volumele de producție vor fi extrem de mari. Acest număr trebuie să acopere și cantitatea mare de pachete de baterii de rezervă—și, implicit, de suporturi—care va fi necesară, precum și sursele de alimentare destinate altor piețe.

Rosti sugerează că nici prelucrarea CNC, nici imprimarea 3D nu vor putea gestiona aceste volume mari sau livra costul pe piesă vizat de producătorii OEM. În schimb, este nevoie de un proces repetabil, eficient din punct de vedere al costurilor și rapid, care să asigure rigiditate structurală. Aici, turnarea prin injecție oferă avantaje semnificative, inclusiv posibilitatea de a scala producția după necesități.

Este adevărat că, uneori, costurile inițiale pentru turnarea prin injecție pot fi puțin mai ridicate din cauza necesității matrițelor, însă trebuie luate în considerare beneficiile inginerești și economiile de scară. Odată ce costurile inițiale au fost amortizate, prețul pe unitate în cazul turnării prin injecție devine foarte competitiv. Mai mult, procesul este foarte repetabil—o caracteristică valoroasă atunci când se dorește consistență de brand și fiabilitate a pieselor într-o producție de mare volum. Un alt avantaj este faptul că, prin turnare prin injecție, se poate reduce numărul total de componente necesare, deoarece permite integrarea unor piese suplimentare, precum consolele de prindere. Această libertate de proiectare aduce beneficii evidente listei de materiale și reduce timpul de montaj în producție.

Oferă turnarea prin injecție materialele potrivite?

Pentru această aplicație, este esențial ca producătorul de materii prime să fie implicat încă din prima zi a proiectului. De exemplu, există o nevoie puternică de reducere a greutății în aplicațiile pentru suporturi de baterii; deoarece nu este posibilă ușurarea celulelor de baterie, suportul în sine trebuie să fie ușurat. Deși soluțiile obținute prin turnare prin injecție oferă o alternativă mai ușoară la suporturile metalice tradiționale, vor avea aceste componente rezistența necesară pentru a susține bateria și a o proteja de factorii externi? Consulările amănunțite ale Rosti cu producătorii de materii prime asigură utilizarea compoziției de material corecte—una care să răspundă tuturor cerințelor pentru pereți subțiri, dar rezistenți. În plus, materialul specificat îndeplinește întotdeauna standardul UL-94VO de rezistență la flacără, oferind siguranța respectării reglementărilor pentru această aplicație.