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CSP Advanced Materials Center dévoile un boîtier de batterie composite et des innovations en matière de matériaux

Continental Structural Plastics (CSP, Auburn Hills, Michigan, États-Unis), ainsi que sa société mère Teijin Ltd., ont dévoilé le 9 décembre une technologie de panneau en nid d'abeille innovante de classe A et un boîtier de batterie de véhicule électrique (EV) multi-matériaux avancé qui peut être moulé dans n'importe quel nombre de formulations composites exclusives de CSP. Ces technologies de composants ont été développées dans le nouveau centre de technologies avancées de l'entreprise à Auburn Hills, Michigan, le deuxième centre de R&D de CSP dans la ville, et indiquent la transition de l'entreprise vers des capacités de R&D plus larges après l'acquisition de Teijin.

Le nouveau centre de technologies avancées est une installation de 47 500 pieds carrés dont 24 000 sont dédiés aux efforts de R&D pour développer des matériaux et des processus de nouvelle génération pour déplacer CSP et Teijin au-delà du composé de moulage en feuille (SMC) et vers de nouveaux marchés et technologies. L'équipement comprend une presse de 4000 tonnes avec nivellement et vide, une presse de 750 tonnes avec vide, une presse de 400 tonnes avec un banc de 10 pieds, six thermolateurs, deux FANUC Robotics et une machine à mesurer tridimensionnelle (MMT).

« Nous développons ici des technologies et des processus qui tirent parti de l'expertise de CSP et de Teijin dans les composites thermoplastiques et thermodurcissables, la fibre de carbone et la fabrication pour offrir à nos clients de nouvelles options pour les programmes de véhicules existants et futurs », a déclaré Hugh Foran, directeur exécutif, New Business Development, Nouveaux marchés et technologies. « Nous pouvons réduire le poids tout en améliorant la durabilité et la sécurité des occupants, toutes les fonctionnalités clés nécessaires aux véhicules autonomes, connectés et électriques. »

En plus d'effectuer une transition technologique, le Centre des technologies avancées a entrepris quelques projets pour répondre à ces nouveaux efforts de R&D. Le premier de ces projets est le nouveau procédé de fabrication en nid d'abeille de CSP qui produit des panneaux ultra-légers de classe A. Considérés comme un composite « sandwich », ces panneaux utilisent un noyau léger en nid d'abeille, recouvert de peaux de fibres naturelles, de fibres de verre ou de fibres de carbone qui sont humidifiées avec de la résine de polyuréthane (PUR). CSP affirme que ce processus permet le moulage de formes complexes et d'arêtes vives, et donne des panneaux qui offrent une rigidité très élevée pour un poids très faible.

CSP est également en train de développer et de produire plus de 34 couvercles de boîtiers de batteries de véhicules électriques (VE) différents aux États-Unis et en Chine. Cependant, pour élargir l'offre de l'entreprise et fournir aux clients un boîtier de batterie de qualité supérieure, CSP et Teijin ont développé un boîtier de batterie multi-matériaux pleine taille doté d'un couvercle composite monobloc et d'un plateau composite monobloc avec renforts en aluminium et en acier.

Selon les deux sociétés, les constructeurs automobiles sont souvent confrontés à un certain nombre de défis avec les boîtiers de batterie multi-pièces actuels en acier et en aluminium pour véhicules électriques, y compris le poids total du boîtier (généralement plus de 1 000 livres) et le besoin de plusieurs soudures, attaches et boulons qui peut finalement entraîner des fuites. En moulant le couvercle et le plateau en une seule pièce, CSP affirme avoir créé un système plus facile à sceller et pouvant être certifié avant expédition. La société a deux brevets en instance pour ses systèmes innovants d'assemblage et de fixation de boîtes.

La société a également développé un cadre de montage utilisant une mousse structurelle pour l'absorption d'énergie. Cela permet de réduire l'épaisseur et le poids du cadre, tout en améliorant les performances en cas de collision. Les avantages supplémentaires du boîtier de batterie multi-matériaux incluent :

Au total, le boîtier de batterie multi-matériaux CSP serait 15 % plus léger qu'un boîtier de batterie en acier. Bien que son poids soit égal à un boîtier en aluminium, le boîtier CSP offre une meilleure résistance à la température que l'aluminium, surtout si le système de résine phénolique est utilisé. De plus, la conception monobloc du plateau n'a pas de trous traversants, donc aucun scellage ou scellant n'est requis. Cela élimine non seulement le risque de fuites, mais réduit les coûts de production globaux et la complexité.

Bon nombre de ces avantages n'auraient pas pu être obtenus sans la chimie supérieure des composites développée par l'équipe de R&D des matériaux de CSP, affirme la société. Cet assortiment de composites avancés permet aux clients de sélectionner la formulation de la couverture et/ou de la base qui répond le mieux à leurs spécifications. Les options de matériaux de boîtier de batterie de CSP incluent :

Chacune de ces chimies peut être adaptée en utilisant différents types ou formats de fibres (par exemple, verre/carbone/mélangé/autre, haché et/ou continu), et tout peut être formulé pour répondre aux exigences les plus strictes en matière de COV.

Le travail effectué au Centre de technologie avancée, combiné aux progrès des matériaux réalisés dans notre centre de R&D au siège, permet à CSP de maintenir sa position de leader dans les composites avancés et de nous positionner comme un acteur mondial dans le domaine des multi-matériaux, », déclare Steve Rooney, PDG de CSP. « Ensemble, grâce à l'expertise en fibre de carbone et en matériaux que Teijin apporte, nous développons des solutions légères qui permettent à nos clients de sortir des sentiers battus en matière de conception de véhicules. »

L'équipe du Centre des technologies avancées comprend actuellement cinq ingénieurs et concepteurs. Le département de technologie avancée de CSP, en combinaison avec la R&D et le développement de produits, est composé de plus de 80 ingénieurs, concepteurs et scientifiques. Avant l'acquisition de CSP par Teijin, cette installation était un centre de R&D de Teijin et c'est là que le processus de fabrication Sereebo a été développé. C'est le processus actuellement utilisé pour fabriquer la caisse de ramassage GMC Sierra Denali primée PACE CarbonPro, ce qui serait la première boîte de réception en fibre de carbone de l'industrie.


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