CSP und Teijin präsentieren Durchbruch bei Verbund-Batteriegehäuse und Honeycomb-Panel-Technologie

Continental Structural Plastics (CSP, Auburn Hills, Michigan, USA) und Mutterkonzern Teijin Ltd. haben am 9. Dezember eine innovative Honeycomb-Klasse-A-Panel-Technologie und ein fortschrittliches, multimateriales Elektrofahrzeug-Batteriegehäuse vorgestellt, das in beliebig vielen von CSPs proprietären Verbundformulierungen geformt werden kann. Entwickelt wurden diese Komponententechnologien im neuen Advanced Technologies Center in Auburn Hills – CSPs zweitem F&E-Standort in der Stadt – und zeigen den Übergang zu breiteren F&E-Fähigkeiten nach Teijins Übernahme.

Neues Advanced Technologies Center: 47.500 sq ft für nächste Generation Materialien

Das Center umfasst 47.500 Quadratfuß, davon 24.000 für F&E zur Entwicklung neuartiger Materialien und Prozesse, um CSP und Teijin über Sheet Molding Compound (SMC) hinaus in neue Märkte und Technologien zu führen. Ausstattung: 4000-Tonnen-Presse mit Planieren und Vakuum, 750-Tonnen-Presse mit Vakuum, 400-Tonnen-Presse mit 10-Fuß-Tisch, sechs Thermolatoren, zwei FANUC-Roboter und eine Koordinatenmessmaschine (CMM).

Ziel: Gewichtsreduktion, höhere Sicherheit, neue Fahrzeugprogramme

Hugh Foran, Executive Director New Business Development, betont: „Wir entwickeln Technologien und Prozesse, die CSP- und Teijin-Expertise in thermoplastischen und duroplastischen Verbundwerkstoffen, Carbonfaser und Fertigung nutzen, um Kunden neue Optionen für bestehende und zukünftige Fahrzeugprogramme zu bieten. Wir reduzieren Gewicht, verbessern Haltbarkeit und Insassensicherheit – Schlüsselfaktoren für autonome, vernetzte und elektrische Fahrzeuge.“

Honeycomb-Panels: ultraleicht, Class A, komplexe Formen

Erstes Projekt: neue Honeycomb-Fertigung für ultraleichte Class-A-Panels. Diese Sandwich-Verbunde nutzen einen leichten Honeycomb-Kern, belegt mit Natur-, Glas- oder Carbonfaser-Skins, imprägniert mit Polyurethan (PUR)-Harz. Der Prozess ermöglicht komplexe Formen und scharfe Kanten, resultiert in sehr hoher Steifigkeit bei minimalem Gewicht.

Multimateriales Batteriegehäuse: einteiliger Deckel und Wanne mit Metallverstärkung

CSP fertigt bereits 34 verschiedene EV-Batteriebox-Deckel in USA und China. Um das Angebot zu erweitern, entwickelten CSP und Teijin ein vollformatiges, multimateriales Batteriegehäuse mit einteiligem Verbunddeckel und einteiliger Verbundwanne plus Aluminium- und Stahlverstärkungen.

Herausforderungen aktueller Stahl-/Aluminium-Gehäuse

Automobilhersteller kämpfen mit Gewicht (>1000 lbs), vielen Schweißnähten, Schrauben, Bolzen – und daraus resultierenden Undichtigkeiten. Durch einteiliges Formen von Deckel und Wanne schuf CSP ein System, das leichter abzudichten ist und vor Auslieferung zertifiziert werden kann. Zwei Patente sind angemeldet für Box-Assembly und Befestigungssysteme.

Montagerahmen mit Strukturschaum für Energieabsorption

Ein Montagerahmen aus Strukturschaum ermöglicht reduzierte Rahmendicke und -gewicht bei verbesserter Crash-Performance.

Vorteile des multimaterialen Batteriegehäuses

• Nicht leitend
• Komplexe Formen formbar
• Geringere Werkzeugkomplexität
• Hohe Festigkeit
• Dimensionsstabilität
• Integrierte Dichtelemente
• Einformbare Abschirmung (EMI/RFI)
• Korrosionsbeständigkeit
• Reduzierte Werkzeugkosten

Gewichtsvorteil: 15 % leichter als Stahl, temperaturbeständiger als Aluminium

Das CSP-Gehäuse ist 15 % leichter als ein Stahlgehäuse. Gegenüber Aluminium ist es gewichtsgleich, bietet aber bessere Temperaturbeständigkeit – besonders mit Phenolharzsystem. Der einteilige Wannen-Design ohne Durchgangsbohrungen eliminiert Dichtungen, Leckagerisiken und reduziert Produktionskosten und -komplexität.

Materialoptionen: drei Harzsysteme für unterschiedliche Anforderungen

CSPs Material-F&E-Team entwickelte fortschrittliche Verbundwerkstoffe, sodass Kunden die Formulierung für Deckel und/oder Wanne wählen können:

• Traditionelles hochgefülltes Polyester/Vinylester-ATH-System (konventionelle SMC-Chemie, einfache Werkzeuganpassung, gute Basisleistung).
• Intumeszent-System (ähnliche Chemie wie traditionelles SMC, aber bessere Flammwidrigkeit und Thermal-Runaway-Performance).
• Phenol-System (ideal für Hochtemperaturanwendungen mit Brandschutz, Rauchgas, Verbrennungs- und Toxizitätsanforderungen; exzellente Flammwidrigkeit, Hitze- und Chemikalienbeständigkeit, elektrische Isolation).

Jede Chemie kann mit verschiedenen Fasertypen/-formaten (Glas/Carbon/Blend, gehackt/kontinuierlich) adaptiert und auf strengste VOC-Anforderungen formuliert werden.

Führungsposition in fortschrittlichen Verbundwerkstoffen ausbauen

Steve Rooney, CEO von CSP: „Die Arbeit im Advanced Technology Center, kombiniert mit Materialfortschritten am Hauptsitz, ermöglicht CSP, die Führungsposition in fortschrittlichen Verbundwerkstoffen zu halten und uns als globalen Akteur im Multi-Material-Bereich zu etablieren. Mit Teijins Carbonfaser- und Materialexpertise entwickeln wir Leichtbaulösungen, die Kunden beim Fahrzeugdesign ‚outside the box‘ denken lassen.“

Das Team im Advanced Technologies Center umfasst fünf Ingenieure und Designer. CSPs Advanced Technology Department (mit F&E und Produktentwicklung) besteht aus über 80 Ingenieuren, Designern und Wissenschaftlern. Vor der Teijin-Übernahme war die Anlage ein Teijin-F&E-Zentrum, wo der Sereebo-Prozess für die PACE-Award-gekrönte GMC Sierra Denali CarbonPro-Pickup-Box entwickelt wurde – die erste Carbonfaser-Pickup-Box der Branche.