Le matériau composite Lanxess Tepex allège bien le coffre de la berline de luxe

Lanxess (Cologne, Allemagne) a appliqué ses matériaux composites thermoplastiques renforcés de fibres continues Tepex dynalite dans la fabrication du compartiment de chargement bien installé dans la berline de luxe Mercedes-Benz Classe S pour accueillir la batterie d'alimentation en poudre embarquée 48V du véhicule. Lanxess affirme que les composants composites peuvent résister à des contraintes mécaniques élevées et sont environ 30 % plus légers que les composants en tôle comparables.

« En cas de collision, la batterie ne doit pas pénétrer ni endommager de quelque manière que ce soit le mur de la niche. Ceci est garanti par la résistance et la rigidité élevées de notre matériau composite à base de tissu », explique le Dr Klaus Vonberg, expert en applications pour Tepex chez Lanxess. "La conception composite garantit également que le compartiment de chargement est bien étanche, empêchant l'entrée et la sortie de fluides comme l'eau et l'électrolyte de la batterie."

Le composant de sécurité est fabriqué selon un procédé de moulage hybride utilisant une ébauche d'environ 110 x 80 centimètres produite par une machine de découpe à l'eau. Le blank est en Tepex dynalite 102-RG600(2) à base de polyamide 6 (PA6), qui est renforcé par deux couches de tissus continus renforcés de fibres de verre. De plus, le PA6 Durethan BKV60H2.0EFDUS060 de Lanxess est utilisé comme matériau d'injection arrière pour intégrer les attaches et renforcer les nervures. Soixante pour cent de sa masse est constituée de fibres de verre courtes, explique Lanxess, qui optimise également sa résistance et sa rigidité pour son utilisation avec le matériau Tepex.

Le formage (le drapage) du flan est ensuite effectué par un tampon, un processus très complexe, entre autres, selon l'entreprise, en raison des taux d'étirage élevés. En effet, le matériau composite ne se dilate pas plastiquement comme la tôle, mais subit une déformation en réponse au mouvement (drapage) du matériau fibreux, ce qui signifie que le matériau composite doit être alimenté en continu depuis l'extérieur pendant le processus de formage. Si le mouvement est trop important, les fibres peuvent inhiber le processus de formage, se casser en conséquence et impacter le reste du processus.

Lanxess a également utilisé une gamme de modèles de calcul virtuels, permettant à l'entreprise de simuler avec précision le processus de drapage, notamment en déterminant les géométries de découpe 3D optimales de l'ébauche et son comportement de formage, pour mieux prévoir et analyser les effets de formage et réagir en conséquence.

« Pour le compartiment de chargement, nous avons également déterminé à quel moment l'angle de cisaillement critique du tissu est atteint pendant le formage, où les plis se forment et où les fibres commencent à se casser », explique Vonberg. « Nos calculs et simulations ont également permis de garantir que les coins arrondis du composant peuvent résister aux charges attendues. » L'orientation locale des fibres continues elles-mêmes dans les zones de composants avec un contour 3D prononcé (par exemple, dans les coins arrondis) a également été simulée. C'est un prérequis pour prédire précisément le comportement mécanique en termes de simulation intégrative. « Tout cela fait partie de notre offre de services sous la marque HiAnt avec laquelle nous avons aidé les experts en développement de nos clients à bien concevoir le compartiment de chargement », déclare Vonberg.

Se tournant vers l'avenir, Vonberg note que Lanxess voit également un potentiel dans les véhicules électriques (VE). "Pour les dispositifs de sécurité, un boîtier de système de batterie complet ou des composants pour l'espace de rangement sont désormais disponibles sous le" capot "- parce que notre matériau structurel léger est beaucoup plus léger que le métal et contribue ainsi à étendre la gamme des véhicules électriques", conclut-il.