CSP dévoile une enceinte de batterie composite révolutionnaire et une technologie de panneau nid d'abeille

Continental Structural Plastics (CSP, Auburn Hills, Michigan, États-Unis), avec sa société mère Teijin Ltd., a dévoilé le 9 décembre une technologie innovante de panneau nid d'abeille de classe A et une enceinte de batterie pour véhicule électrique (VE) avancée, multi-matériaux, qui peut être moulée dans un nombre quelconque de formulations composites propriétaires de CSP. Ces technologies de composants ont été développées au nouveau Centre de Technologies Avancées de l'entreprise à Auburn Hills, Michigan, la deuxième installation de R&D de CSP dans la ville, et indiquent la transition de l'entreprise vers des capacités de R&D plus larges suite à l'acquisition par Teijin.

Le nouveau Centre de Technologies Avancées est une installation de 4 413 m² (47 500 pi²) dont 2 230 m² (24 000 pi²) sont dédiés aux efforts de R&D pour développer des matériaux et des procédés de nouvelle génération afin de faire進化 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 plateau de 3 mètres (10 pieds), six thermostats, deux robots FANUC et une machine à mesurer tridimensionnelle (CMM).

« Nous développons ici des technologies et des procédés qui exploitent 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 », déclare Hugh Foran, directeur exécutif, Nouveau Développement Commercial, Nouveaux Marchés et Technologies. « Nous pouvons réduire le poids tout en améliorant la durabilité et la sécurité des occupants — toutes des caractéristiques clés nécessaires pour les véhicules autonomes, connectés et électriques. »

En plus de la transition technologique, le Centre de 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 nid d'abeille de CSP qui produit des panneaux de classe A ultra-légers. Considérés comme des composites « sandwich », ces panneaux utilisent un noyau nid d'abeille léger, revêtu de peaux en fibres naturelles, de verre ou de carbone, imprégnées de résine polyuréthane (PUR). CSP affirme que ce procédé permet le moulage de formes complexes et d'arêtes vives, et donne des panneaux offrant une rigidité très élevée à un poids très faible.

CSP est également actuellement en développement et en production de plus de 34 couvercles de boîtes de batteries de véhicules électriques (VE) différents, tant aux États-Unis qu'en Chine. Cependant, pour élargir l'offre de l'entreprise et fournir aux clients une enceinte de batterie supérieure, CSP et Teijin ont développé une enceinte de batterie multi-matériaux pleine grandeur comportant un couvercle composite en une pièce et un bac composite en une pièce avec renforts en aluminium et en acier.

Selon les deux entreprises, les constructeurs automobiles sont souvent confrontés à un certain nombre de défis avec les enceintes de batteries VE multi-pièces actuelles en acier et en aluminium, notamment le poids global du boîtier (généralement plus de 450 kg / 1000 livres), et la nécessité de multiples soudures, fixations et boulons qui peuvent finalement entraîner des fuites. En moulant le couvercle et le bac chacun en une seule pièce, CSP affirme avoir créé un système plus facile à sceller et qui peut être certifié avant l'expédition. L'entreprise a deux brevets en instance pour ses systèmes innovants d'assemblage et de fixation de boîtes.

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

• Non conductrice
• Peut être moulée en formes complexes
• Moins de complexité dans l'outillage
• Haute résistance
• Stabilité dimensionnelle
• Fonctionnalités d'étanchéité moulées
• Capacité de moulage de blindage, y compris protection EMI et RFI
• Résistance à la corrosion
• Coût d'outillage réduit

Dans l'ensemble, l'enceinte de batterie multi-matériaux de CSP est dite être 15 % plus légère qu'une boîte de batterie en acier. Bien qu'elle soit de poids égal à une enceinte en aluminium, l'enceinte CSP offre une meilleure résistance à la température que l'aluminium, en particulier si le système de résine phénolique est utilisé. De plus, la conception en une pièce pour le bac n'a pas de trous traversants, donc aucun scellement ni mastic n'est requis. Cela élimine non seulement le risque de fuites, mais réduit également les coûts et la complexité globaux de production.

Beaucoup de ces avantages n'auraient pas pu être atteints sans la chimie des composites supérieure développée par l'équipe de R&D matériaux de CSP, affirme l'entreprise. Cette gamme de composites avancés permet aux clients de sélectionner la formulation pour le couvercle et/ou la base qui répond le mieux à leurs spécifications. Les options de matériaux pour l'enceinte de batterie de CSP incluent :

• Système ATH polyester/ester vinyle à haut remplissage traditionnel qui utilise des chimies SMC conventionnelles, s'adapte facilement aux outils existants et donnera d'excellentes performances de base dans la bonne conception.
• Système intumescent utilisant une chimie similaire au SMC traditionnel, mais avec de meilleures performances en matière d'inflammabilité et d'emballement thermique.
• Système phénolique idéal pour les applications à haute température où les pièces doivent répondre aux exigences de sécurité incendie, d'émission de fumée, de combustion et de toxicité. Un système phénolique aura d'excellentes caractéristiques de retard de flamme, de résistance à la chaleur et aux produits chimiques et de non-conductivité électrique.

Chacune de ces chimies peut être adaptée en utilisant différents types ou formats de fibres (par exemple verre/carbone/mélangé/autre, hachées et/ou continues), et toutes peuvent être formulées pour répondre aux exigences COV les plus strictes.

« Le travail effectué au Centre de Technologies Avancées, combiné aux avancées matériaux réalisées dans notre installation de R&D au siège, permet à CSP de maintenir notre position de leader dans les composites avancés, et de nous établir en tant qu'acteur mondial dans le domaine multi-matériaux », déclare Steve Rooney, PDG de CSP. « Ensemble, avec l'expertise en fibre de carbone et matériaux que Teijin apporte, nous développons des solutions légères qui permettent à nos clients de penser hors des sentiers battus en matière de conception de véhicules. »

L'équipe du Centre de Technologies Avancées comprend actuellement cinq ingénieurs et concepteurs. Le Département de Technologies Avancées de CSP, en combinaison avec la R&D et le Développement Produit, comprend 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 procédé de fabrication Sereebo a été développé. Ce procédé est maintenant utilisé pour fabriquer la boîte de pickup CarbonPro du GMC Sierra Denali, lauréate du prix PACE, présentée comme la première boîte de pickup en fibre de carbone de l'industrie.