Multimaterialen 3D printen: forse gewichtsreductie accubehuizing e-auto
Onderzoeksconsortium AZL toont ook 20% kostenbesparing aan
Als je de accubehuizing van een elektro-auto 3D print met een multi materialen 3D printer voor verschillende kunststoffen, levert dat een gewichtsbesparing tot 36% op en een kostenreductie tot 20% vergeleken met de huidige aluminium behuizingen. Dat is de uitkomst van een onderzoek door het centrum voor lichtgewicht constructies AZL Aachen samen met 46 partners uit de industrie.
“Batterijbehuizingen zijn een sleutelcomponent in e-voertuigen”, zegt Florian Meyer, die vanuit de afdeling Technische Ontwikkeling bij Audi AG het projectmanagement op zich heeft genomen. Naast Audi hebben ook bedrijven zoals Covestro, DSM, EconCore, Faurecia, Formosa, Magna en vele anderen aan het project meegedaan. “De samenwerking met het consortium, dat de hele waardeketen bestrijkt, maakte een creatieve uitwisseling en nieuwe impulsen mogelijk.”
Breed consortium wil in Aken medio 2022 prototype ontwikkelen
Effecten op kostprijs en gewicht
Als eerste stap heeft het consortium vijf subcomponenten van een batterijbehuizing gedefinieerd. Dit zijn de bodem van de behuizing, de dwarsbalk, de crashstructuur, het deksel van de behuizing en de bodembeschermingsplaat. Aan de hand van 44 bestaande en marktrelevante serievoorbeelden is vervolgens een overzicht gemaakt van de eisen die de industrie aan deze componenten stelt, welke internationale normen er voor bestaan. Daarna is men gaan rekenen en tot de slotsom gekomen dat het vervangen van aluminium, waar de behuizing nu vaak van gemaakt wordt, door verschillende soorten kunststoffen, zowel het gewicht als de kostprijs positief kan beïnvloeden.
Meer dan 1500 CAE analyses
Vervolgens is in het project zo’n 20 ontwerpen nader onderzocht. Deze designconcepten bestaan uit verschillende materiaalcombinaties. Voor de totale analyse zijn meer dan 500 FEM-modellen gemaakt en getest. Ook zijn meer dan 1500 CAE-simulaties met deze ontwerpen doorgevoerd. Zo hebben de partners in het project de nieuwe multi materiaal oplossingen afgezet tegen de bestaande, zowel qua gewicht als kostprijs.
20% kostenreductie en 36% gewichtsbesparing met multi materialen 3D printer
Vervolgprojecten in 2022
De uitkomst van dit alles is de gewichtsbesparing tot 36% en kostenreductie tot 20%, vergeleken met de huidige productietechnieken. “Het project en de enorme respons uit de industrie tonen niet alleen de relevantie van het onderwerp aan, maar ook het potentieel van alternatieve multimateriaal composieten,” vat projectleider Warden Schijve het samen. Een belangrijke voorwaarde is wel de beschikbaarheid van een multimaterialen 3D printer voor kunststoffen. Verder gaat men vanaf begin 2022 in een vervolgproject nog twee andere belangrijke aspecten onderzoeken: het crashgedrag van de behuizing en de vlambestendigheid. Tevens wil men medio 2022 een prototype gaan ontwikkelen. Bedrijven die mee willen doen aan de projecten die eind januari 2022 starten, kunnen zich nog aanmelden bij het AZL Aachen
