carcasas baterías

AZL Aachen GmbH, especialista en tecnologías de aligeramiento de peso con composites, lanza un proyecto para escalar carcasas y estructuras de baterías con plástico para camiones, autobuses y vehículos comerciales (off-highway).

Los diseños con plástico abren un nuevo potencial para reducir los costes de fabricación de las carcasas y los sistemas de baterías en camiones, autobuses y vehículos industriales. Pueden reducir el peso, ofrecen una excelente seguridad contra incendios e integran funcionalidades interesantes.

Para exprimir al máximo todo su potencial, AZL ha puesto en marcha el nuevo proyecto «Scaling Composite Battery Casings: From Automotive Cost and Weight Benefits to Commercial Vehicle Applications». En este sentido, investigarán la viabilidad económica con estructuras modulares y estandarizadas, incluso con volúmenes de producción más bajos.

Las carcasas de baterías basadas en plástico se están consolidando cada vez más en el sector de la automoción como una alternativa a las soluciones de acero y aluminio. Los desarrollos actuales muestran que los diseños basados en plástico no solo pueden contribuir a la reducción de peso, sino que también permiten nuevos enfoques para la reducción de costes, la integración de funciones y una mayor seguridad contra incendios.

En el caso de camiones, autobuses y vehículos comerciales, sin embargo, hay diferencias con el mercado de turismos. Los volúmenes de producción por modelo de vehículo suelen ser menores, mientras que los requisitos varían según la aplicación, el ciclo de trabajo, la arquitectura del vehículo y el fabricante.

Al mismo tiempo, estos segmentos representan oportunidades interesantes porque las carcasas pueden tener un impacto sustancial en los costes de fabricación, la carga útil, la autonomía, el consumo de energía y el esfuerzo de integración.

Experiencia en carcasas de baterías

Desde 2018, AZL ha acompañado y ayudado a dar forma al desarrollo de carcasas de baterías basadas en plástico en el sector de la automoción con numerosos proyectos industriales. Es el caso de grandes proyectos colaborativos para el desarrollo de tecnología, proyectos conjuntos de socios, y actividades de desarrollo, producción y pruebas en sus instalaciones.

Con el nuevo proyecto conjunto de socios, AZL traslada esta experiencia a los camiones, autobuses y vehículos comerciales. Ello abre un campo de crecimiento relevante para los fabricantes de vehículos, los proveedores de sistemas de baterías y la cadena de valor de los plásticos y los materiales compuestos.

El proyecto se centra en cómo desarrollar carcasas de baterías y estructuras de sistemas de baterías estandarizadas y modulares para diferentes tipos de vehículos, modelos y fabricantes. Para ello, se compararán sistemáticamente los requisitos de las diferentes aplicaciones con el fin de identificar puntos en común, requisitos funcionales recurrentes y enfoques de plataforma adecuados.

Así, a partir de estos análisis, se derivarán enfoques de modularización que puedan ayudar a agrupar volúmenes más allá de los modelos de vehículos individuales y hacer que los procesos de plásticos y composites altamente automatizados sean económicamente viables.

Sobre la investigación

El proyecto investiga tres estrategias centrales de modularización. El Escalado de Capacidad (Capacity Scaling) logra diferentes capacidades de batería mediante un número variable de unidades de alojamiento estandarizadas. Las Variantes en Molde (In-Mould Variants) permiten obtener variantes mediante configuraciones de materiales adaptadas o elementos de molde intercambiables. La Combinación Entre Modelos (Cross-Model Combination) describe la combinación de variantes de carcasas estandarizadas para diferentes modelos de vehículos y perfiles de uso.

Igualmente, juntos, estos enfoques pretenden mostrar cómo los sistemas de kits modulares pueden contribuir al escalado económico de las carcasas de baterías basadas en plástico.

Una ventaja clave de los diseños basados en plástico reside en su potencial para la integración funcional. El término abarca una amplia gama de conceptos de materiales y fabricación, desde plásticos reforzados con fibras y productos semiacabados termoplásticos hasta combinaciones de diferentes plásticos y productos plásticos semiacabados. También, diseños híbridos de plástico y metal.

Otros detalles

Dependiendo del concepto, se pueden integrar en el componente funciones como conexiones, elementos de montaje y fijación, superficies de sellado, conectores de refrigerante, funciones de control de temperatura y protección contra cargas mecánicas, térmicas y eléctricas.

Esto puede reducir las piezas adicionales, los pasos de montaje, los elementos de unión y las interfaces. En combinación con conceptos de estructuras modulares, la integración funcional se convierte en una palanca importante para disminuir costes, reducir el peso y hacer que la industrialización para estos vehículos sea económicamente viable.

El proyecto combina el análisis de los requisitos del mercado, del vehículo y de seguridad con conceptos de referencia modulares concretos. Igualmente, evaluación basada en CAE, evaluaciones comparativas de fabricación, un mapa de cumplimiento normativo y una hoja de ruta de industrialización.

Como explica, Philipp Fröhlig, Director de Servicios Industriales de AZL Aachen GmbH, «El reto no consiste en demostrar el potencial general de las carcasas de baterías basadas en plástico. La pregunta decisiva es cómo hacer posible un escalado económico para camiones, autobuses y vehículos comerciales, a pesar de sue menores volúmenes que en el sector de los turismos. La modularización es la palanca clave. Si los requisitos de los diferentes tipos de vehículos, modelos y fabricantes se analizan sistemáticamente y se traducen en conceptos de estructuras reutilizables, los procesos altamente automatizados y la integración funcional pueden desplegar sus ventajas económicas de forma mucho más eficaz«.

Búsqueda de socios

AZL busca socios para el proyecto: fabricantes de equipos originales (OEM) de camiones, autobuses y vehículos comerciales, proveedores de sistemas de baterías. También empresas de toda la cadena de valor de materiales, procesos, herramientas y maquinaria.

Así, los fabricantes de vehículos reciben una base para evaluar las carcasas de las baterías y las estructuras de los sistemas de baterías como palancas estratégicas para el coste de fabricación, la estrategia de plataforma, la gestión de variantes, el peso y los beneficios operativos.

Por su parte, los proveedores de sistemas de baterías pueden investigar cómo los conceptos de estructuras modulares pueden reducir las adaptaciones específicas de los clientes, agrupar los esfuerzos de desarrollo y mejorar la transferibilidad a diferentes plataformas de vehículos.

Concretamente, el proyecto está planificado para una duración de diez meses. El inicio está programado para el tercer trimestre de 2026. Los resultados previstos incluyen una matriz de requisitos validada en todos los segmentos principales abordados, una definición de kit que incluye un mapa de puntos en común, de tres a cinco conceptos de referencia modulares validados por CAE. Asimismo, una evaluación comparativa tecnológica de procesos de fabricación rentables, un mapa de cumplimiento normativo, un caso de negocio cuantificado que incluye el umbral de rentabilidad, el coste unitario y la evaluación de CO₂. Finalmente, se incluirá una hoja de ruta de industrialización para procesos, herramientas y cadenas de suministro.

Las empresas interesadas pueden obtener una primera aproximación al tema en una sesión que tendrá lugar el 22 de julio a las 11:00 horas en inglés.

*Para más información: https://azl-aachen-gmbh.de/en