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Nuove opzioni BIW per batterie EV più pesanti: HR1500 martensitico in calibro da 2 a 4 mm

Poiché le batterie EV continuano a crescere, sia in termini di gamma che di peso, i progettisti di automobili sono alla ricerca di materiali più resistenti sia per gli alloggiamenti delle batterie che per i relativi sistemi di sicurezza della scocca nuda (BIW). Poiché lo spessore dell'acciaio martensitico laminato a freddo è limitato a 2,1 mm, l'acciaio martensitico laminato a caldo da 1500 MPa - ora disponibile in spessori da 2 a 4 mm - e la profilatura convenzionale sono pronti a soddisfare queste esigenze più elevate di veicoli elettrici.

L'autonomia dei veicoli elettrici domina il processo decisionale degli acquirenti

Per la maggior parte degli acquirenti di veicoli elettrici, l'autonomia è la considerazione principale. Punto. Di conseguenza, fino a quando non sarà disponibile una nuova tecnologia di batterie leggere, i progettisti di veicoli elettrici dovranno far fronte a un peso sempre crescente delle batterie. L'aumento del peso della batteria e del veicolo pone nuove sfide per la protezione dagli incidenti, sia per il pacco batteria che per gli occupanti del veicolo.

Mentre i progettisti di automobili eseguono i propri cicli di ottimizzazione dei materiali per queste batterie EV più pesanti, lo spessore massimo di 2,1 mm per l'acciaio martensitico laminato a freddo li sta portando a prendere in considerazione nuove alternative. 

Previsione di batterie EV più pesanti: HR1500M in calibri da 2 a 4 mm

Anticipando questa situazione, SSAB ha trascorso anni a sviluppare il suo acciaio martensitico Docol® con carico di rottura di 1500 MPa laminato a caldo.

"I progettisti di automobili che necessitano di alloggiamenti per batterie e sistemi di sicurezza della scocca nuda più resistenti - a causa delle batterie EV più pesanti - sono ora prontamente in grado di farlo", afferma Robert Ström, Design Specialist Automotive, SSAB Knowledge Service Center. "Il fatto che l'acciaio martensitico Docol® HR1500 consenta anche di alleggerire il peso e di ridurre i costi di produzione, cioè di evitare lo stampaggio a caldo, è un grande vantaggio. Tuttavia, l'obiettivo principale è gestire le forze d'urto con una combinazione di design efficaci e materiali molto resistenti".

Robert Ström, Design Specialist Automotive, SSAB Knowledge Service Center

Robert Ström, Design Specialist Automotive, SSAB Knowledge Service Center.

Realizzare le forme più efficienti per i carichi d'urto

Tradizionalmente, molti ingegneri di produzione hanno esitato a formare a freddo acciai gigapascal (1000+ MPa). Tuttavia, molti stanno ora considerando le elevate prestazioni dei pezzi profilati realizzati con acciai martensitici. La profilatura è un mezzo altamente efficace per la formatura di profili che possono essere utilizzati sia negli alloggiamenti delle batterie che nei rinforzi dei veicoli. 

"Le forze d'urto, per loro natura, solitamente non sono complicate: percorrono il percorso più breve dal punto A al punto B", sottolinea Ström. "Quindi, i rinforzi più efficaci sono relativamente semplici. Gli studi di SSAB dimostrano che le forme più efficienti per diversi casi di carico sono i profilati chiusi che richiedono effettivamente la profilatura".

"Ma", continua Ström, "è importante progettare per la profilatura fin dall'inizio. E il nostro EV Design Concept, utilizzato fin dall'inizio della progettazione dell'automobile, può ispirare i progettisti di veicoli elettrici in nuovi modi per fornire una protezione eccezionalmente forte della batteria e degli occupanti per i veicoli elettrici pesanti".
Docol® EV Design Concept

Il Docol® EV Design Concept applicato a un alloggiamento per batterie EV. La trave del fondo dell'auto (in rosso) assorbe l'impatto del polo laterale, proteggendo le celle della batteria, mentre il percorso del carico d'urto passa attraverso le traverse del pavimento (in rosso). Sia il fondo che la traversa sono laminati in acciaio martensitico Docol®.

Eccellente "tagliabilità" meccanica

Nonostante un carico di rottura di 1500 MPa, l'acciaio martensitico Docol® HR1500 offre un'eccellente "tagliabilità" meccanica quando segue i parametri di taglio consigliati da SSAB.

Forma della superficie dei bordi rifilati

Analisi della forma della superficie dei bordi rifilati meccanicamente di una lamiera da treno di 3,5 mm di spessore dell'acciaio martensitico Docol® HR1500. Notare come il taglio è liscio, uniforme e privo di crepe.

"Oltre alla laminazione, l'HR1500 martensitico può anche essere stampato a freddo", afferma Ström. "Gli OEM automobilistici giapponesi e i loro fornitori di primo livello stanno ora stampando a freddo alcuni componenti BIW realizzati con acciai da 1,5 GPa. In altre parti del mondo sono in corso prove di stampaggio a freddo per traverse e rinforzi per paraurti da 1500 MPa e 1700 MPa. Prevediamo che presto le aziende saranno in grado di laminare e stampare a freddo Docol® HR1500 martensitico in spessori da 2 a 4 mm".

Aggiornamenti su Docol® EV Design Concept

"Il nostro Docol® EV Design Concept genera un grande interesse da parte degli OEM di veicoli elettrici e dei fornitori di primo livello di tutte le dimensioni", afferma Ström. "L'EV Concept include idee per alloggiamenti per batterie, travi di fondo e traverse. Il Concept è proprio questo: una teoria di progettazione, non progetti completi di componenti pronti per la produzione".

"La teoria dell'EV Design Concept è stata in realtà ampiamente utilizzata e i risultati sono molto positivi. I clienti stanno adattando le nostre idee di base alle loro esigenze specifiche, proprio come volevamo. I clienti utilizzano diverse parti dell'EV Concept per la struttura del battitacco, le traverse del pavimento o i componenti del pacco batterie per proteggere le celle della batteria".

"La maggior parte dell'acciaio nell'EV Concept è ancora laminato a freddo", spiega Ström. "Tuttavia, Docol® 1500M laminato a caldo ci ha permesso di applicare le teorie del Concept EV a BEV ancora più pesanti".

"I progettisti di auto si rivolgono a noi con una serie di filosofie di progettazione molto diverse per la protezione delle celle della batteria. Le idee dell'EV Concept sono adattabili a questi diversi approcci".

"Teniamo sempre il Concept in mente man mano che crescono le sfide delle batterie EV più pesanti", afferma Ström. "Lavorando, fin dalle prime fasi, con i produttori OEM di veicoli elettrici, abbiamo una reale opportunità di sviluppare il miglior design possibile, in particolare ora, con le nuove opportunità offerte dal Docol® HR1500 martensitico".
Concept EV

Un'altra vista, dopo l'impatto con il palo laterale, del Concept EV al lavoro. Il pieno potenziale del Concept EV per gli alloggiamenti delle batterie utilizza un "profilo a maglia" 3D laminato (non mostrato) per una protezione della batteria efficiente in termini di spazio.

Martensite per profilatura 3D: chi sarà il primo?

Una parte dell'EV Concept rimane puro potenziale: profilatura 3D di acciaio martensite per profilature di alloggiamenti per batterie dimezzate rispetto ad altri design.

"Per quanto ne sappiamo, nessun produttore di automobili utilizza la tecnologia di profilatura 3D nella produzione in serie", osserva Ström. "È un problema della serie 'è nato prima l'uovo o la gallina?'. nessun altro lo ha fatto, quindi le case automobilistiche sono riluttanti a essere le prime".

L'idea dell'alloggiamento della batteria di EV Concept è caratterizzata da una maglia trasversale di travi 3D profilate che riducono di due volte l'altezza della maglia. Il Concept c'è. La tecnologia c'è. Pensiamo che sia solo una questione di tempo prima che un OEM di veicoli elettrici o un fornitore di primo livello di alloggiamenti per batterie lo realizzi".

Sei interessato a ricevere un campione di prova di martensite Docol® laminata a caldo da 1500 MPa? Contattaci per campioni, suggerimenti sull'EV Design Concept, domande sulla formatura o qualsiasi altra questione di assistenza tecnica. La tua nuova batteria EV pesante ti ringrazierà. 

 

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