Jednym z największych wyzwań konstrukcyjnych samochodów elektrycznych jest masa pojazdu. W wielu modelach EV pakiet baterii może odpowiadać nawet za 20–30% masy własnej pojazdu, co sprawia, że wiele samochodów elektrycznych jest cięższych od swoich spalinowych odpowiedników. Różnice masy w obrębie tej samej linii modelowej mogą sięgać kilkuset kilogramów, w zależności od pojemności baterii i konfiguracji pojazdu. Producenci samochodów elektrycznych intensywnie pracują nad redukcją masy pojazdów. Najczęściej optymalizowane są komponenty wnętrza, elementy wykończeniowe, osłony techniczne oraz elementy aerodynamiczne podwozia. Każdy kilogram ma znaczenie, a masa pojazdu wpływa bezpośrednio na zużycie energii oraz zasięg pojazdu.
Rozwój elektromobilności zwiększa zapotrzebowanie na technologie produkcji umożliwiające redukcję masy komponentów pojazdu. W tym obszarze coraz większe znaczenie zyskują materiały termoformowane.
Dlaczego termoformowanie zyskuje znaczenie w elektromobilności?
Termoformowanie próżniowe umożliwia produkcję dużych elementów o złożonej geometrii przy stosunkowo niskiej masie. Proces polega na podgrzaniu arkusza tworzywa sztucznego, a następnie uformowaniu go w odpowiedniej formie przy użyciu próżni, ciśnienia lub kombinacji obu metod.
Termoformowanie znajduje zastosowanie szczególnie tam, gdzie wymagane są:
- duże powierzchnie komponentów,
- wysoka stabilność geometryczna elementów,
- dobra jakość powierzchni widocznych,
- wysoka powtarzalność wymiarowa produkcji,
- relatywnie niska masa komponentu,
- elastyczność projektowa.
W przypadku komponentów o dużych gabarytach szczególnie korzystne jest termoformowanie próżniowe. Technologia ta pozwala wytwarzać duże elementy z arkuszy tworzyw sztucznych przy znacznie niższych kosztach narzędzi niż w technologii formowania wtryskowego. Dzięki temu dobrze sprawdza się w produkcji średnich serii oraz w projektach wymagających szybkiego prototypowania i modyfikacji konstrukcji.
Termoformowanie próżniowe w branży EV – najważniejsze zastosowania
W samochodach elektrycznych elementy termoformowane znajdują zastosowanie w wielu częściach konstrukcji pojazdu. Mowa tu zarówno o komponentach wnętrza, jak i osłonach technicznych czy elementach podwozia.
Komponenty wnętrza pojazdu
Jednym z najczęstszych zastosowań są elementy wnętrza, w których ważna jest nie tylko masa, ale również estetyka. Do najczęstszych zastosowań elementów termoformowanych we wnętrzach pojazdów należą:
- panele drzwiowe i boczki,
- osłony słupków,
- elementy konsoli środkowej,
- oparcia foteli oraz elementy konstrukcyjne wnętrza.
Co ważne, termoformowanie umożliwia tworzenie dużych elementów o jednolitej powierzchni, a to ogranicza liczbę połączeń i elementów montażowych.
Osłony techniczne i komponenty funkcjonalne
Termoformowane tworzywa są również szeroko stosowane w takich elementach jak:
- osłony przewodów i instalacji elektrycznych,
- pokrywy serwisowe,
- obudowy komponentów elektronicznych.
W wielu konstrukcjach EV elementy z tworzyw termoformowanych pełnią funkcję lekkich osłon systemów elektrycznych i elektronicznych, chroniąc instalacje nie tylko przed uszkodzeniami mechanicznymi, ale również czynnikami środowiskowymi. W podobny sposób w Geo Globe Polska projektuje się również tace ESD stosowane w transporcie elektroniki.
Osłony podwozia i elementy aerodynamiczne
Kolejnym ważnym obszarem zastosowań są komponenty podwozia, w tym:
- osłony podwozia,
- osłony nadkoli,
- elementy chroniące układy pojazdu.
Jakie materiały stosuje się w termoformowaniu komponentów dla branży EV?
Dobór materiału zależy od funkcji komponentu, jego lokalizacji w pojeździe oraz wymagań dotyczących trwałości i bezpieczeństwa. W praktyce w branży automotive najczęściej stosuje się:
ABS – to jeden z najczęściej wykorzystywanych materiałów w elementach wnętrza pojazdów, ceniony za dobrą jakość powierzchni i wysoką odporność na uderzenia.
PC/ABS – to materiał o podwyższonej odporności termicznej i mechanicznej, stosowany w komponentach wymagających większej trwałości oraz stabilności wymiarowej.
PP (polipropylen) – wykorzystywany jest w elementach technicznych, osłonach oraz komponentach narażonych na działanie wilgoci i chemikaliów.
HDPE – to materiał zarówno o wysokiej odporności chemicznej, jak i bardzo dobrej wytrzymałości mechanicznej, stosowany bardzo często w elementach technicznych oraz osłonach.
W produkcji elementów termoformowanych coraz częściej wykorzystuje się materiały z dodatkiem recyklatu. W Geo Globe Polska proces ten wspierany jest przez własne linie do recyklingu tworzyw. Umożliwia to tworzenie komponentów o wysokiej jakości przy jednoczesnym zmniejszeniu śladu węglowego.
Termoformowanie a inne technologie produkcji
W branży automotive termoformowanie próżniowe jest jedną z kilku technologii stosowanych do wytwarzania komponentów z tworzyw sztucznych. Formowanie wtryskowe sprawdza się najlepiej przy bardzo dużych wolumenach produkcji oraz mniejszych detalach o skomplikowanej geometrii.
Termoformowanie próżniowe jest szczególnie korzystne w przypadku:
- dużych komponentów,
- średnich serii produkcyjnych,
- projektów wymagających szybkiego wdrożenia.
Dużą zaletą tej technologii są niższe koszty przygotowania narzędzi w porównaniu z formowaniem wtryskowym. Pozwala to nie tylko na skrócenie czasu wdrożenia nowych komponentów, ale również znaczące ograniczenie kosztów produkcji.