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Nuevas opciones de carrocería para baterías de VE más pesadas: acero martensítico HR1500 en espesores de 2 a 4 mm

A medida que cambian las baterías para vehículos eléctricos, tanto en alcance como en peso, los diseñadores de automóviles buscan materiales más resistentes tanto para las cajas de las baterías como para los sistemas de seguridad relacionados con la carrocería (BIW). Debido a que el espesor del acero martensítico laminado en frío está limitado a 2,1 mm, el acero martensítico laminado en caliente de 1500 MPa, disponible ahora en espesores de 2 a 4 mm, y el conformado por rodillos convencional, están listos para satisfacer estas necesidades de aumento de peso de los vehículos eléctricos.

La autonomía de los vehículos eléctricos se impone en la toma de decisiones de los compradores

Para la mayoría de los compradores de vehículos eléctricos, la autonomía es lo más importante. Punto. Por lo tanto, hasta que esté disponible una nueva tecnología de baterías ligeras, los diseñadores de VE se enfrentan al desafío de tener que acomodar unas baterías cuyo peso no deja de aumentar. El aumento del peso de las baterías y del vehículo plantea nuevos retos para la protección contra impactos, tanto para el paquete de baterías como para los ocupantes del vehículo.

A medida que los diseñadores de automóviles impulsan su trabajo de optimización de materiales para estas baterías de vehículos eléctricos más pesadas, el espesor máximo de 2,1 mm para el acero martensítico laminado en frío les está llevando a considerar nuevas alternativas. 

Anticiparse a baterías de VE más pesadas: acero HR1500M en espesores de 2 a 4 mm

Anticipándose a esta situación, SSAB ha dedicado años a desarrollar su acero martensítico Docol® laminado en caliente con una tensión de rotura de 1500 Mpa.

"La necesidad de los diseñadores del sector automotriz, en cuanto a cajas de baterías y sistemas de seguridad para carrocerías más resistentes, debido al incremento de peso de las baterías de los vehículos eléctricos, ahora se puede satisfacer", afirma Robert Ström, especialista en diseño para el sector automotriz, Knowledge Service Center de SSAB. "Además, el acero martensítico HR1500 Docol® también ofrece grandes ventajas adicionales como la reducción de peso y la eficacia de costes de la producción, al no requerir estampación en caliente. Pero la clave aquí es gestionar las fuerzas de impacto con una combinación de diseños eficaces y materiales muy resistentes".

Robert Ström, especialista en diseño para el sector automotriz, Knowledge Service Center de SSAB

Robert Ström, especialista en diseño para el sector automotriz, Knowledge Service Center de SSAB. 

Crear las formas más eficientes para cargas de impacto

Tradicionalmente, muchos ingenieros de producción han dudado en conformar en frío aceros gigapascal (más de 1000 MPa). Pero muchos están considerando ahora el alto rendimiento de las piezas laminadas fabricadas con aceros martensíticos. El laminado es un medio muy eficaz para dar forma a perfiles que se pueden utilizar tanto en las cajas de las baterías como en los refuerzos de los vehículos. 

"Las fuerzas de impacto no suelen ser complicada por su naturaleza; quieren ir del punto A al punto B por el camino más corto", señala Ström. "Por lo tanto, los refuerzos más eficaces son relativamente sencillos. Los estudios de SSAB demuestran que las formas más eficientes para múltiples cargas son los perfiles cerrados que, de hecho, requieren laminado". Explica

y continúa: "Pero es importante diseñar el conformado por rodillos desde el principio. Y nuestro Concepto de diseño de VE, cuando se aplica desde el principio del diseño del automóvil, puede inspirar a los diseñadores de VE de nuevas maneras para ofrecer una protección excepcionalmente resistente para las baterías y los ocupantes de vehículos eléctricos pesados".
El Concepto de diseño de VE de Docol®

El Concepto de diseño de VE de Docol® aplicado a la caja de baterías de VE. La viga del umbral del vehículo (en color rojo) absorbe impactos laterales, protegiendo las celdas de las baterías, mientras que la ruta de la carga del impacto se transfiere a los travesaños del suelo (en color rojo). Tanto el umbral como el travesaño son de acero martensítico Docol® laminado.

Excelente "capacidad de corte" mecánico

A pesar de la tensión de rotura de 1500 MPa, el acero martensítico Docol® HR1500 tiene una excelente "capacidad de corte" mecánico si se siguen los parámetros de corte recomendados por SSAB.

Forma de la superficie del borde cortado

Análisis de la forma de la superficie del borde cortado mecánicamente de una chapa de acero martensítico Docol® HR1500 de 3,5 mm de espesor. Observe que el corte es liso, uniforme y sin grietas.

"Además del laminado, el acero martensítico HR1500 también se puede estampar en frío", afirma Ström. "Los OEM de automóviles japoneses y sus proveedores de primer nivel utilizan la estampación en frío para algunas piezas de carrocerías fabricadas con aceros de 1,5 GPa. Empresas de otras partes del mundo están haciendo ensayos de estampación en frío con vigas contra colisiones laterales y refuerzos de parachoques con aceros de 1500 MPA y 1700 MPA. Prevemos que, dentro de poco, las empresas podrán utilizar acero martensítico HR1500 Docol® laminado y estampado en frío en espesores de 2 a 4 mm".

Actualizaciones sobre el Concepto de diseño de VE con Docol®

"Nuestro Concepto de diseño de VE de Docol® genera mucho interés entre OEM de vehículos eléctricos y proveedores de nivel 1 de todos los tamaños", declara Ström. "El Concepto de diseño de VE incluye ideas para cajas de baterías, vigas de umbral y travesaños. El concepto es precisamente eso; una teoría de diseño, no diseños completos para componentes listos para fabricar".

"La teoría de diseño del Concepto de VE se ha utilizado ampliamente y los resultados son muy positivos. Los clientes están adaptando nuestras ideas fundamentales a sus necesidades específicas, justo como queríamos. Los clientes utilizan diferentes partes del Concepto de diseño de VE para la estructura del balancín, los travesaños del suelo o los miembros de la propia caja de baterías para proteger las celdas de las baterías".

"La mayor parte del acero del Concepto de diseño de VE sigue siendo acero laminado en frío", explica Ström. "Pero el acero Docol® 1500M laminado en caliente nos ha permitido aplicar las teorías del Concepto de diseño de VE incluso en VE más pesados".

"Los diseñadores de automóviles llegan a nosotros con un conjunto muy diverso de filosofías de diseño para proteger las celdas de las baterías. Las ideas del Concepto de diseño de VE se pueden adaptar a estos diferentes enfoques".

"Siempre tenemos en mente el Concepto a medida que aumentan los retos que plantean las baterías más pesadas de los VE", declara Ström. "Si trabajamos, desde el principio con los OEM de vehículos eléctricos, tendremos una oportunidad real de desarrollar el mejor diseño posible, especialmente ahora, con las nuevas oportunidades que ofrece el acero martensítico HR1500 Docol® en espesores de 2 a 4 mm".
Concepto de diseño de VE

Otra vista, después de un impacto lateral, del Concepto de diseño de VE. Todo el potencial del Concepto de diseño de VE para cajas de baterías utiliza un "patrón de malla" laminado 3D (no se muestra) para proteger las baterías ahorrando espacio.

Laminación 3D de acero martensítico: ¿quién será el primero?

Una parte del Concepto de diseño de VE sigue siendo puro potencial: el laminado 3D de acero martensítico para perfiles de cajas de baterías con la mitad de altura que otros diseños.

"Hasta donde sabemos, ningún fabricante de automóviles utiliza la tecnología de laminado 3D en la producción en serie", señala Ström. "Es como el problema del huevo y la gallina; como nadie lo ha hecho, los fabricantes de automóviles son reacios a ser los primeros".

"La idea de la caja de baterías del Concepto de diseño de VE incluye una malla de patrón cruzado de vigas laminadas 3D que reducen la altura de la malla en un factor de dos. El concepto ya está aquí. La tecnología existe. Creemos que es solo cuestión de tiempo hasta que un OEM de VE, o proveedor de primer nivel de cajas de baterías, lo haga."

¿Le interesa obtener una muestra de prueba de acero martensítico Docol® de 1500 Mpa laminado en caliente? Póngase en contacto con nosotros para obtener muestras, sugerencias sobre el Concepto de diseño de VE, cuestiones relacionadas con formación o cualquier otro asunto de asistencia técnica. Su nueva batería pesada para VE se lo agradecerá. 

 

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