Produkty i usługi Marki i produkty Docol Zasoby Artykuły Nowe opcje do nadwozi pojazdów elektrycznych z cięższymi akumulatorami

Nowe opcje do nadwozi pojazdów elektrycznych z cięższymi akumulatorami: stal martenzytyczna HR1500 o grubości od 2 do 4 mm

Ciągły rozwój akumulatorów do pojazdów elektrycznych – zarówno pod względem zasięgu, jak i masy – sprawia, że projektanci samochodów poszukują coraz mocniejszych materiałów na obudowy akumulatorów i wzmocnienia nadwozi. Jako że grubość stali martenzytycznej walcowanej na zimno jest ograniczona do 2,1 mm, odpowiedzią na wyższe wymagania pojazdów elektrycznych może być walcowana na gorąco stal martenzytyczna 1500 MPa, dostępna obecnie w grubościach od 2 do 4 mm i nadająca się do konwencjonalnego formowania na rolkach.

Zasięg pojazdów elektrycznych ma zasadnicze znaczenie dla osób podejmujących decyzję o zakupie

Dla większości osób rozważających zakup pojazdu elektrycznego najważniejszym czynnikiem jest zasięg. Kropka. W rezultacie, dopóki nie pojawi się nowa technologia lekkich akumulatorów, projektanci samochodów elektrycznych będą musieli dostosować się do stale rosnącej masy akumulatorów. Zwiększona masa akumulatora i pojazdu stwarza nowe wyzwania w zakresie ochrony zderzeniowej – zarówno akumulatora, jak i użytkowników pojazdu.

Pracując nad optymalizacją materiałów w przypadku cięższych akumulatorów pojazdów elektrycznych, projektanci samochodów szukają alternatyw dla stali martenzytycznej walcowanej na zimno, której maksymalna grubość wynosi 2,1 mm. 

Odpowiedź na coraz cięższe akumulatory pojazdów elektrycznych: stal HR1500M o grubości od 2 do 4 mm

Przewidując tę sytuację, firma SSAB już od lat opracowuje walcowaną na gorąco stal martenzytyczną Docol® o wytrzymałości na rozciąganie 1500 MPa.

– Ze względu na nieustannie rosnącą masę akumulatorów, projektanci pojazdów elektrycznych potrzebują coraz mocniejszych obudów akumulatorów oraz wzmocnień nadwozi – mówi Robert Ström, specjalista ds. projektowania motoryzacyjnego w SSAB Knowledge Service Center. – Fakt, że stal martenzytyczna Docol® HR1500 umożliwia odciążenie konstrukcji oraz obniżenie kosztu produkcji poprzez wyeliminowanie tłoczenia na gorąco, to ogromne dodatkowe zalety. Jednak głównym celem jest kontrolowanie sił zderzenia poprzez tworzenie skutecznych konstrukcji z bardzo wytrzymałych materiałów.

Robert Ström, specjalista ds. projektowania motoryzacyjnego, SSAB Knowledge Service Center

Robert Ström, specjalista ds. projektowania motoryzacyjnego, SSAB Knowledge Service Center.

Najbardziej efektywne kształty do obciążeń zderzeniowych

W przeszłości wielu inżynierów produkcji wahało się przed formowaniem na zimno stali gigapaskalowych (1000+ MPa). Jednak obecnie wielu z nich docenia doskonałe właściwości użytkowe części formowanych na rolkach ze stali martenzytycznej. Formowanie na rolkach to wysoce efektywny sposób kształtowania profili na obudowy akumulatorów i wzmocnienia pojazdów. 

– Siły zderzenia nie są zwykle skomplikowane: podróżują najkrótszą drogą z punktu A do punktu B – zauważa Ström. – Dlatego najskuteczniejsze wzmocnienia wyglądają stosunkowo prosto. Badania SSAB pokazują, że najbardziej efektywnymi kształtami do przenoszenia obciążeń różnego rodzaju są profile zamknięte, które wymagają formowania na rolkach.

– Jednak ważne jest – kontynuuje Ström – aby od początku projektować pod kątem formowania na rolkach. Nasza koncepcja projektowa EV, stosowana już od pierwszych etapów projektowania samochodu, może zainspirować projektantów do wdrażania nowych sposobów zapewniania wyjątkowo skutecznej ochrony nie tylko akumulatora, ale i użytkowników ciężkich pojazdów elektrycznych.
Koncepcja projektowa Docol® EV

Koncepcja projektowa Docol® EV zastosowana do obudowy akumulatora pojazdu elektrycznego. Belka progowa (czerwona) pochłania siłę bocznego uderzenia samochodu w słup, chroniąc ogniwa akumulatora, natomiast ścieżka obciążenia podczas zderzenia przebiega przez (czerwone) belki poprzeczne. Zarówno belka progowa, jak i belki poprzeczne są formowane na rolkach ze stali martenzytycznej Docol®.

Znakomita podatność na cięcie mechaniczne

Pomimo wytrzymałości na rozciąganie wynoszącej 1500 MPa, stal martenzytyczna Docol® HR1500 charakteryzuje się doskonałą podatnością na cięcie mechaniczne pod warunkiem przestrzegania zalecanych przez SSAB parametrów cięcia.

Kształt powierzchni z krawędzią ciętą

Analiza kształtu powierzchni mechanicznie ciętej krawędzi arkusza stali martenzytycznej Docol® HR1500 o grubości 3,5 mm. Warto zauważyć, że cięcie jest gładkie, jednolite i wolne od pęknięć.

– Oprócz formowania na rolkach stal martenzytyczną HR1500 można również tłoczyć na zimno – mówi Ström. – Japońscy producenci OEM i ich bezpośredni dostawcy tłoczą obecnie na zimno niektóre części nadwozi samochodów ze stali 1,5 GPa. Przedsiębiorstwa w innych częściach świata prowadzą próby tłoczenia na zimno bocznych belek zderzeniowych i wzmocnień zderzaków ze stali 1500 GPa i 1700 GPa. Spodziewamy się, że wkrótce firmy będą formować na rolkach i tłoczyć na zimno stal martenzytyczną Docol® HR1500 o grubości od 2 do 4 mm.

Najnowsze informacje o koncepcji projektowej Docol® EV

– Nasza koncepcja projektowa Docol® EV cieszy się dużym zainteresowaniem producentów OEM pojazdów elektrycznych i ich bezpośrednich dostawców – mówi Ström. – Koncepcja EV obejmuje pomysły na obudowy akumulatorów, belki progowe i belki poprzeczne. Koncepcja EV to tylko teoria, a nie pełne projekty gotowych komponentów.

– Koncepcja projektowa EV jest już szeroko stosowana, a rezultaty są bardzo pozytywne. Zgodnie z naszymi zamierzeniami, klienci dostosowują nasze ogólne pomysły do swoich konkretnych potrzeb. Klienci wykorzystują różne części koncepcji EV do budowy paneli progowych, belek poprzecznych lub elementów samego zestawu akumulatorów w celu ochrony ogniw akumulatora.

– Większość elementów stalowych w koncepcji EV jest walcowana na zimno – wyjaśnia Ström. – Jednak walcowana na gorąco stal Docol® 1500M pozwoliła nam zastosować teorie koncepcji EV w jeszcze cięższych pojazdach elektrycznych.

– Projektanci samochodów zwracają się do nas z bardzo zróżnicowanym zestawem filozofii projektowania, mających na celu ochronę ogniw akumulatora. Koncepcję EV można dostosować do tych różnych podejść.

– W miarę jak rośnie masa akumulatorów, stawiając przed nami kolejne wyzwania, zawsze pamiętamy o koncepcji EV – mówi Ström. Współpracując już od samego początku z producentem OEM pojazdów elektrycznych, mamy realną szansę na opracowanie najlepszej możliwej konstrukcji – szczególnie teraz, dzięki nowym możliwościom, jakie oferuje stal martenzytyczna Docol® HR1500 o grubości od 2 do 4 mm.
Koncepcja EV

Kolejny widok po bocznym uderzeniu w słup, przedstawiający, jak koncepcja EV sprawdza się w praktyce. Pełny potencjał koncepcji EV jest realizowany poprzez wykorzystanie formowanego na rolkach 3D „wzoru siatki” (niewidocznego na ilustracji) w celu zapewnienia kompaktowej ochrony akumulatorów.

Stal martenzytyczna do formowania na rolkach 3D: kto będzie pierwszy?

Jedna część koncepcji EV pozostaje na razie potencjalna: formowanie na rolkach 3D profili na obudowy akumulatorów ze stali martenzytycznej o wysokości równej połowie innych konstrukcji.

– O ile nam wiadomo, żaden producent samochodów nie stosuje technologii formowania na rolkach 3D w produkcji seryjnej – zauważa Ström. – To problem typu „kura czy jajko”: nikt inny tego nie zrobił, więc nikt nie chce być pierwszy.

– Pomysł na obudowę akumulatora w koncepcji EV obejmuje siatkę o wzorze krzyżowym złożonym z belek formowanych na rolkach 3D, co pozwala na dwukrotne zmniejszenie wysokości siatki. Mamy koncepcję. Mamy technologię. Naszym zdaniem to tylko kwestia czasu, zanim wdroży ją producent OEM pojazdów elektrycznych lub bezpośredni dostawca obudów akumulatorów.

Chcesz zamówić próbkę walcowanej na gorąco stali martenzytycznej Docol® 1500 MPa? Skontaktuj się z nami, żeby uzyskać próbki, sugestie stosowania koncepcji projektowej EV, odpowiedzi na pytania dotyczące formowania lub pomoc we wszelkich innych kwestiach technicznych. Nowy, ciężki akumulator będzie Ci za to wdzięczny. 

 

Powiązane dokumenty

  • Stal martenzytyczna: doskonały stosunek formowalności do wytrzymałości

    Stal martenzytyczna łączy wytrzymałość na rozciąganie do 1700 MPa z dobrą plastycznością, dzięki czemu jest bardzo przydatna zarówno do zmniejszania masy pojazdów, jak i zwiększania odporności na zderzenia – zwłaszcza w strefach bezpieczeństwa.

  • Koncepcja projektowa EV Docol®

    W odpowiedzi na jedyne w swoim rodzaju wyzwania konstrukcyjne (Body-in-White) stwarzane przez akumulatorowe pojazdy elektryczne, SSAB opracowało, „wirtualną platformę”, by pomóc wspierać nową generację rozwiązań projektowych w oparciu o stale o podwyższonej wytrzymałości (UHSS) Docol®.

  • Stale motoryzacyjne 1500 i 1700 MPa do tłoczenia na zimno

    Japońscy producenci OEM i ich bezpośredni dostawcy tłoczą obecnie na zimno niektóre części nadwozi samochodów ze stali 1,5 GPa. Przedsiębiorstwa w innych częściach świata prowadzą próby tłoczenia na zimno stali o bardzo wysokiej wytrzymałości, wytwarzając na przykład belki zderzeniowe do drzwi bocznych ze stali 1,5 GPa i 1,7 GPa. Działania te pokazują, w jaki sposób procesy formowania na zimno – zarówno tłoczenia na zimno, jak i formowania na rolkach – zapewniają producentom samochodów wydajną kosztowo i energooszczędną alternatywę dla tłoczenia na gorąco w przypadku stali o ultrawysokiej wytrzymałości.