Composite Lanxess Tepex : Compartiments de chargement plus légers, plus résistants pour Mercedes-Benz Classe S

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

« En cas de crash, la batterie ne doit pas pénétrer ou endommager de quelque façon que ce soit le mur du logement. Cela est assuré par la haute résistance et rigidité de notre matériau composite à base de tissu, » dit le Dr Klaus Vonberg, expert d'application pour Tepex chez Lanxess. « La conception composite assure également que le puits de compartiment de chargement est étanche, empêchant l'entrée et la sortie de fluides comme l'eau et l'électrolyte de batterie. »

Le composant de sécurité est fabriqué dans un processus de moulage hybride utilisant une préforme d'environ 110 x 80 centimètres produite par une machine de découpe à jet d'eau. La préforme est faite de Tepex dynalite 102-RG600(2) à base de polyamide 6 (PA6), renforcée avec deux couches de tissus renforcés en fibres de verre continues. De plus, le PA6 Durethan BKV60H2.0EFDUS060 de Lanxess est utilisé comme matériau de surinjection arrière pour intégrer des fixations et renforcer les nervures. Soixante pour cent de sa masse comprend des fibres de verre courtes, dit Lanxess, ce qui optimise également sa résistance et rigidité pour son utilisation avec le matériau Tepex.

Le formage (drapage) de la préforme est ensuite effectué par un poinçon, un processus hautement complexe, entre autres choses, dit l'entreprise, en raison des taux d'étirage élevés. C'est parce que le matériau composite ne se déforme 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 continuellement fourni de l'extérieur pendant le processus de formage. Si le mouvement est trop grand, les fibres peuvent inhiber le processus de formage, se brisant en conséquence et impactant le reste du processus.

Lanxess a également employé une gamme de modèles de calcul virtuels, permettant à l'entreprise de simuler précisément le processus de drapage — y compris la détermination des géométries de découpe 3D optimales de la préforme et son comportement de formage — pour mieux prédire et analyser les effets de formage et y répondre en conséquence.

« Pour le puits de compartiment de chargement, nous avons également déterminé quand l'angle de cisaillement critique du tissu est atteint pendant le formage, où les plis se forment et où les fibres commencent à se briser, » dit Vonberg. « Nos calculs et simulations ont aussi aidé à assurer 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 service sous la marque HiAnt avec laquelle nous avons soutenu les experts en développement de nos clients dans la conception du puits de compartiment de chargement, » dit Vonberg.

Pour l'avenir, Vonberg note que Lanxess voit aussi un potentiel dans les véhicules électriques (VE). « Pour les dispositifs de sécurité, le boîtier complet de système de batterie ou les composants pour l'espace de rangement sont maintenant disponibles sous le "capot" — parce que notre matériau structurel léger est beaucoup plus léger que le métal et aide donc à étendre l'autonomie des VE, » conclut-il.