Композиты помогают снизить вес батареи для электрических мусоровозов

Институт материалов и балочных технологий им. Фраунгофера IWS Dresden вместе с пятью другими научно-исследовательскими институтами и компаниями Центральной Германии недавно объединили усилия для проекта UTILITAS («Сверхлегкие конструкции для коммерческих автомобилей в муниципальных службах»), который направлен на обеспечение устойчивости и затрат. эффективные решения, поддерживающие муниципалитеты в достижении их целей по защите климата с использованием имеющихся на местах ресурсов. Вместе компании планируют создать более качественные сборные контейнеры из легких металлов и композитных пластиков, армированных волокном. Эти решения заменят тяжелые стальные надстройки классических мусоровозов альтернативой, которая будет на треть легче.

«Это новое поколение электромобилей могло бы перевозить столько отходов на загрузку, сколько классический небольшой мусоровоз», - подчеркивает Аннет Клотцбах, возглавляющая группу технологий склеивания и композитных материалов в Fraunhofer IWS Dresden.

Однако общая цель проекта означает больше, чем просто создание лучшего . отказываться от автомобилей. «Вот почему альянс разрабатывает не только контейнер, но и связанные с ним практические производственные технологии», - поясняет Клоцбах. «Важным моментом здесь является обеспечение того, чтобы новые контейнеры можно было рентабельно производить небольшими сериями и быстро ремонтировать в местных мастерских». Сообщается, что партнеры по проекту полагаются на конструкции контейнеров из алюминиевых рам и термопластичных панелей, армированных стекловолокном, а также испытывают различные методы соединения.

Дополнительно используется одна из новых технологий соединения, разработанная Fraunhofer IWS, «HeatPressCool-integrationtive» (HPCi). Сначала лазер делает алюминиевые детали шероховатыми, создавая в металле канавки, которые тоньше булавки и имеют глубину всего около 200 микрометров. Затем инструмент прижимает пластмассовый компонент к алюминиевой стойке и на короткое время нагревает металл. Во время этого процесса термопласт плавится на поверхности алюминия, перетекает в формованные лазером канавки и закрепляется там во время охлаждения. Считается, что через несколько секунд алюминий и композитный пластик навсегда и прочно соединятся.

В ходе сотрудничества в области развития инженеры IWS также стремятся определить долговечность соединенного легкого контейнера по сравнению с винтовыми или клеевыми решениями. Согласно Fraunhofer IWS, контейнер должен выдерживать высокие нагрузки при повседневном использовании, например, когда механики транспортного средства сжимают собранные отходы. В предыдущих экспериментах контейнеры, соединенные HPCi, оказались особенно прочными и намного более простыми в ремонте, чем клееные конструкции. Измерения показали, что соединения HPCi могут выдерживать растягивающие усилия, эквивалентные давлению гидравлического рычага до 25 мегапаскалей.

Специалисты IWS убеждены, что новый процесс соединения подходит не только для конструкций контейнеров для мусора, но и для легких конструкций на самолетах, железных дорогах, промышленных объектах или кораблях. Промышленные заказчики также намерены использовать HPCi в производстве посудомоечных машин и другой бытовой техники. Между тем, чтобы поддержать широкое практическое применение новой технологии соединения в проекте, исследователи из Дрездена говорят, что они разработали компактные пистолеты для соединения HPCi, которые не намного больше стандартной ручной дрели. Их можно модульно установить на роботов, например, для быстрого запуска небольшого легкого производственного цикла. Поскольку этот новый инструмент очень многообещающий, ученые фраунгофера также намерены вскоре создать компанию, которая будет серийно производить соединительные пистолеты HPCi.

Компания добавляет, что с учетом текущих разработок первые электрические мусоровозы с новыми легкими контейнерами скоро сформируют городскую сцену многих крупных городов. «Прототипы контейнеров должны быть готовы к началу 2021 года», - сообщает Клоцбах. «Мы ожидаем, что первые мусоровозы появятся на дороге в течение двух лет». В качестве основных заказчиков девелоперы видят муниципальные компании.

В проекте UTILITAS участвуют шесть партнеров:Fraunhofer IWS Dresden, кафедра конструктивного проектирования и обработки пластмасс Технологического университета Хемница (Хемниц), Marko Pfaff &Co. Spezialfahrzeugbau GmbH (Бад-Лаусик), Car systems Scheil GmbH &Co. KG, PROFIL Verbindungstechnik GmbH &Co. KG (Фридрихсдорф) и EBF Dresden GmbH (Дрезден).