Е-мобилност Лесната конструкција е повеќе од опсег на батерии

Е-автомобилите ќе бидат и полесни во иднина
Диета со батерии

Тобијас Мејер
Хонорарен репортер во близина на Нирнберг

Пред неколку години, лесната конструкција сè уште се сметаше за важен столб во автомобилската индустрија во иднина - тогаш електронската мобилност погоди како бомба: Возилата, кои се гледаат како зелена глава на копје, сакаат да носат половина тон батерии под земјата. Се чини дека килограмите претходно макотрпно заштедени во моторот со согорување сега се целосно ирелевантни. Експериментот на Фердинанд Дуденхафер - во тоа време професор на Универзитетот во Дуизбург-Есен - кој доби големо медиумско внимание во 2017 година, покажа дека потрошувачката на силно натоварени е-автомобили тешко се зголемува во споредба со празните патувања. Главната причина тука е обновување на енергијата (закрепнување) при сопирање, при што тежината на генераторот исто така произведува повеќе електрична енергија и со тоа во голема мера го компензира товарот.

Кристоф Вагнер од снабдувачот со конструктивни делови „Кирхоф Аутомотив“ објаснува дека тоа не значи дека целиот концепт на лесна конструкција е веднаш застарен, но дека резултатите на Дуденхафер се во суштина точни: „Заштедувајќи 100 кг тежина, само 0,46 кВч повеќе би останале во батеријата на 100 км Закрепнувањето сè уште не е вклучено. Во случај на дизел и бензин, 100 кг помалку би можеле да заштедат само околу 0,12-0,16 л. “Сепак, бидејќи ваквото огромно намалување на тежината е многу сложено, Вагенер исто така ги гледа целите на идната лесна конструкција на каросеријата во електронските возила при зачувување на ресурсите со употреба на помалку материјал, што пак значи дека другите компоненти, како што се оските, исто така може да се направат потиштени. Поголемата маса на возилото е исто така неповолна во случај на несреќа, бидејќи треба да се потроши повеќе енергија. „Во иднина, фокусот ќе биде уште повеќе на рентабилна, холистичка и системска лесна конструкција“, предвидува Вагенер.

Безбедност пред дофат

Особено во случај на несреќа со електрично возило, ризикот од пожар е секогаш проблем, хемијата на батеријата се смета за тешка за контрола. Според тоа, според Вагнер, целото тело во иднина ќе треба да се оптимизира уште повеќе, така што што е можно повеќе енергија од ударот да се спроведува околу батеријата во случај на пад. Исто така е важно да се интегрираат перформансите на падот директно во куќиштето на батеријата. И тука, лесните концепти на конструкцијата играат одлучувачка улога, бидејќи дебелиот оклоп не може едноставно да се примени насекаде.

Мајкл Бегерт од специјалистот за развој на производи, Едаг, исто така, го знае предметот на е-мобилност и лесна конструкција, според чија изјава мора да се земе предвид дека околу една третина од многу критикуваната тежина на батеријата се смета за неговото куќиште и прицврстувањата, каде има уште многу потенцијал за искористување. „Лесната конструкција во моментов добива мало внимание од врвниот менаџмент, а развојните буџети се намалуваат. Од друга страна, приоритет се дава на дигитализацијата, електрификацијата и автономното возење “, продолжува Бегерт. Во сегментот на електрични автомобили - според него - во моментов станува збор за што побрзо излегување на пазарот, што бара брз развој. Тука шасијата што е полесна за неколку килограми брзо добива помал приоритет отколку во сегментот на согорување, каде се бори за секој грам СО2.

Лесни влакна за батеријата

Посветеноста на производителот на печатот Шулер покажува колку размислува глобалната индустрија. Машините произведуваат делови од лим за автомобилски, железнички и авијациски сектори, како и други индустриски сектори, и коваат монети за повеќе од 180 земји. Донесувањето метал во форма досега беше основна надлежност на Групацијата. Бидејќи композитниот материјал сè повеќе се лизнува во фокусот со лесна конструкција, традиционалната компанија од Гапинген се повеќе се вклучува и тука. „Тековните предизвици тука се неефикасно искористување на материјалот, високи стапки на одбивање и во некои случаи без постојана гаранција за квалитет. Покрај тоа, процесите се погодни само за мали и средни количини на производство “, објаснува Патрик Винтерхалтер, Композити за производ менаџер во Шулер.

Во моментот, главно се користи процесот на вбризгување на смола (РТМ), во кој претходно собраните влакна - со отпад - се ставаат во калап и потоа се инјектираат со смола. Во Ахен центарот за интегративна лесна конструкција (AZL) на Универзитетот Ахен во RWTH, проектот iComposite 4.0 сега работи со други партнери за да ги намали трошоците за околу половина. Како демонстратор се произведува под на возило со дебелина на wallид од 2,15 мм: Во првиот чекор, стаклени влакна се инјектираат на негативен калап од робот, што обезбедува минимален отпад. Во моментов се работи на мерење на усогласувањето на влакната во реално време и користење на дигиталниот близнак за да се идентификува каде се релевантните слаби точки. Овие можат да се компензираат со прецизно вметнати јаглеродни ленти. Потоа следи редовниот процес на РТМ. Предвидливата контрола на квалитетот се спроведува за секоја одделна компонента директно во производствениот процес, при што секоја е минимално индивидуална, но потребната цврстина е секогаш загарантирана. „Во серискиот процес, со 35.000 компоненти годишно, би имале единечни трошоци помалку од 150 евра“, вели Винтерхалтер.

Компаниите работат на лесни куќишта на батерии CFRP

Некои производители веќе произведуваат структурни делови изработени од композитен материјал: Компанијата SGL Carbon од Висбаден работи со разни партнери за развој на кутии за батерии изработени од армирана пластика од јаглеродни влакна (CFRP). По производството на првите прототипови за кинескиот производител на автомобили Нио во 2018 година, неодамна беше примена голема нарачка од северноамерикански ОЕМ за сериско производство на капакот и основата за куќиштата на батериите изработени од армирана пластика од јаглерод и стаклени влакна во големи количини. Понатамошни нарачки неодамна пристигнаа од европски производител на спортски автомобили, како и од БМВ: За компанијата од Минхен, ќе се произведе капаче засновано на стакло влакна „Конвенционалните кутии за батерии за електрични автомобили главно се направени од алуминиум и челик. За споредба, куќиштето на батеријата CFRP е околу 40% полесно “, објаснува Себастијан Грасер, раководител на автомобилскиот сегмент во одделот за композити - влакна и материјали во SGL Carbon.

И тука, тежината не се смета за единствен двигател на концептот за лесен дизајн: компонентите, исто така, мора да имаат висок степен на цврстина за да ја поддржат динамиката на возење. Покрај тоа, материјалот мора да го заштити подот од распаѓање, да придонесе за оптимизирано термичко управување, да понуди одлична заштита од пожар и да ги исполни барањата на затегнатост за вода и гас. Според SGL-Carbon, композитните материјали би ги исполнувале сите овие барања многу подобро од кој било друг материјал.

Лесната конструкција влијае и на стапалото на возилото

Затоа, на годишниот состанок на Работната група за хибридни лесни технологии на VDMA, експертите посочија, со оглед на погоре споменатиот експеримент за тежина на Дуденхафер, дека резултатите се во основа точни, но за заклучоците ќе треба да се размисли понатаму: Затоа што ако електричен автомобил беше изграден полесен од самиот почеток моторот може да биде дизајниран да биде послаб, а батеријата помала, што користи помалку суровини во целина.

Во иднина, лесната конструкција повеќе нема да биде само концепт за намалување на телесната тежина со директна цел за поголем опсег, туку ќе го подобри и стапалото на возилото. Концептот повеќе не влијае само на самото возило, туку и на неговите процеси на производство. Бидејќи на нивните емисии, исто така, ќе им се посвети поголемо внимание во иднина: фокусот во моментов е с on уште на батериите, кои се произведуваат сè повеќе „позелени“ во јавната свест. Сепак, другите компоненти, како што се алуминиумот и пластиката, исто така, ќе треба да бидат разгледани во поголем контекст во иднина, и затоа лесната конструкција за заштеда на ресурси има смисла и кај електричните автомобили. За експертот за каросерија Кристоф Вагнер, секогаш биле дадени основните предуслови за ова: „Без разлика дали е лесна конструкција или не, инженер всушност не си го поставува ова прашање. За нас е во природата на нештата да произведуваме компонента од што помалку материјал и што е можно полесно “.

Можете да дознаете повеќе за: