Actores de la industria del plástico impulsan el aligeramiento y descarbonización de vehículos de nueva energía

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El mercado automotriz chino ha ido recuperando impulso gradualmente en 2023, donde el desempeño de los vehículos de nueva energía (NEV por sus siglas en inglés) es particularmente llamativo. Bajo la tendencia de “empresas conjuntas inversas” y “exportación de tecnología”, ¿cuáles son los materiales y las tecnologías de procesamiento necesarios para que el sector NEV brinde una experiencia más segura, cómoda y sostenible?

Según los datos publicados por la Asociación China de Fabricantes de Automóviles (CAAM por sus siglas en inglés), la producción y las ventas de automóviles de China aumentaron un 8% y un 9,1% interanual de enero a octubre, respectivamente, mientras que la producción y las ventas de NEV aumentaron un 33,9% y un 37,8%. %, con una cuota de mercado del 30,4%; y las exportaciones de NEV alcanzaron las 995 mil unidades, un aumento interanual del 99,1%.

Tendencia hacia la inteligenteización

Los consumidores jóvenes prestan más atención a los NEV. Estudios de investigación relevantes muestran que los consumidores menores de 30 años representan hasta el 43% de los usuarios de NEV. Además, los consumidores jóvenes prefieren vehículos NEV de gran atractivo estético.

Como fachada frontal de la nueva generación de automóviles, la parrilla frontal inteligente se está convirtiendo en la corriente principal de la industria, y los avances en la tecnología de moldeo por inyección y los nuevos materiales también desempeñan un papel importante.

Algunos ejemplos que me vienen a la mente incluyen la parrilla delantera en forma de riñón de la serie BMW iX, que adopta el procesamiento de integración de ENGEL para lograr un efecto 3D; La parrilla frontal inteligente de Magna, que utiliza paneles Mezzo fabricados en policarbonato para lograr un efecto visual altamente translúcido; y Hyundai Mobis utiliza una película de lente lenticular avanzada para hacer que el módulo de iluminación de la parrilla de la lente luzca más delgado y liviano.

Además de la parrilla delantera inteligente, los fabricantes de automóviles también han inyectado nuevas ideas en la iluminación inteligente de los automóviles con la ayuda de tecnologías de procesamiento y materiales.

Por ejemplo, los faros del modelo YANGWANG U8 de BYD son fabricados por la máquina de moldeo por inyección Tederic NEO M27220 para lograr un moldeado de alta precisión; los faros del modelo L9 de Li Auto se fabrican mediante grandes máquinas de moldeo por inyección multicolores; HiPhi utiliza las soluciones de policarbonato de Covestro para los faros y las parrillas LiDAR de su último SUV de lujo. Además, el PMMA multicolor de Wanhua Chemical agrega color a las luces traseras inteligentes sin colorear ni rociar, lo que reduce las emisiones de carbono.

Con el rápido desarrollo de los automóviles inteligentes, el puerto de carga del automóvil es más estético, inteligente y fácil de usar, brindando a los usuarios una mejor experiencia de carga.

Por ejemplo, la cubierta del puerto de carga de la serie e-tron totalmente eléctrica de Audi está hecha de poliamida negra (6418) AKROLOY® PA GF 60 negra (6418) reforzada con fibra de AKRO-PLASTIC; WM Motor utiliza PPE+PA para fabricar la cubierta del puerto de carga, que es liviana y segura; Röchling ha introducido una tapa del puerto de carga automática hecha de biopolímero.

Las innovaciones en materia de aligeramiento aumentan la autonomía

A medida que los NEV dan un gran paso adelante, la autonomía aumenta al mismo tiempo, de más de 500 km a 1.200 km. Por cada 100 kg de reducción de peso en NEV, la autonomía se puede aumentar entre un 10% y un 11%, mientras que los costes de batería y desgaste diario se pueden reducir en un 20%. Por lo tanto, el aligeramiento se ha convertido en un foco de innovación para los principales fabricantes de automóviles y de repuestos porque conduce a una mejora de la eficiencia del sistema de propulsión y optimiza la autonomía del vehículo. Cada fabricante de automóviles tiene su propia estrategia, utilizando nuevos materiales y tecnologías de procesamiento avanzadas para “adelgazar” los vehículos.

Toyota, BASF y US Farathane han desarrollado conjuntamente marcos de resina para crear asientos dinámicos ISO por primera vez, lo que puede reducir los costos en un 20% y el peso en un 30%. Además, la última solución de FORVIA para paneles de respaldo de asientos, Skin Light Panel, está hecha de polímero monomaterial (PU) mediante tallado en 3D, lo que reduce el peso entre un 20 % y un 30 %. Marelli también se ha asociado con Covestro para desarrollar una nueva espuma de poliuretano ligera que reduce el peso del panel principal de la cabina en un 40%.

Además de la reducción de peso de los módulos delanteros y de cabina, el paquete de baterías, que representa entre el 20% y el 30% del peso de todo el vehículo, también ha sido una pieza clave para el aligeramiento en los últimos años.

El vehículo eléctrico puro (EV) Lyriq Cadillac 2023 de General Motors utiliza PA6/12, PA66 y PP de DuPont, DOW y LyondellBasell. Mediante extrusión, moldeo por inyección, espumado y ensamblaje automático, los materiales se procesan en tuberías termoplásticas BEV del sistema de gestión térmica. Los tubos multicapa no sólo tienen una excelente resistencia química, sino que también logran una reducción de peso del 60%.

Además de la reducción de peso de los módulos delanteros y de cabina, el paquete de baterías, que representa entre el 20% y el 30% del peso de todo el vehículo, también ha sido una pieza clave para el aligeramiento en los últimos años.

El vehículo eléctrico puro (EV) Lyriq Cadillac 2023 de General Motors utiliza PA6/12, PA66 y PP de DuPont, DOW y LyondellBasell. Mediante extrusión, moldeo por inyección, espumado y ensamblaje automático, los materiales se procesan en tuberías termoplásticas BEV del sistema de gestión térmica. Los tubos multicapa no sólo tienen una excelente resistencia química, sino que también logran una reducción de peso del 60%.

Además, los revestimientos de ranura de PEEK Ajedium™ de Solvay reducen el peso de la batería y el motor en 12 kg y 4 kg respectivamente. Mitsubishi Chemical se ha asociado con socios para desarrollar una carcasa totalmente compuesta para baterías de vehículos eléctricos, reduciendo el número de componentes de cinco a dos y, en última instancia, logrando una reducción de peso en la carcasa de la batería. La carcasa de batería de poliuretano HP-RTM de Wanhua Chemical también es innovadora y puede reducir el peso entre un 40 % y un 50 %.

La tecnología de procesamiento, incluido el moldeado y la espumación integrados, desempeña un papel clave en el aligeramiento de los NEV, como el moldeado integrado del módulo frontal de los NEV de ENGEL, el proceso de espumado físico de KraussMaffei, el proceso de microespuma de Haitian International, etc.

Los materiales resistentes a altas temperaturas y retardantes de llama mejoran la seguridad

Los fabricantes de automóviles están elevando el listón del sistema de voltaje en NEV de 400 V a 800 V. Según la ley de Joule, la eficiencia del motor de un vehículo aumenta con un sistema de alto voltaje, mejorando así la autonomía y reduciendo el coste de la batería.

Bajo alto voltaje, el motor y la batería con una temperatura de funcionamiento significativamente más alta requieren una mejor gestión térmica, lo que significa que los materiales deben tener propiedades de resistencia a altas temperaturas y retardantes de llama.

Los principales productores de productos químicos, como Solvay y DuPont, han lanzado sucesivamente nailon de alta temperatura, PPS, PEEK, películas de poliamida y otros materiales que son adecuados para sistemas de accionamiento eléctrico de alta temperatura para ayudar a que los motores funcionen de manera eficiente.

Un módulo de batería del e-tron de Audi se procesa en una pieza moldeada por inyección independiente utilizando PA66 de EMS-GRIVORY, que es retardante de llama de grado V0. Proveedores como SABIC y Envalior han lanzado los correspondientes polímeros retardantes de llama para garantizar el funcionamiento seguro del motor y el módulo de batería. Entre ellos, el nuevo polímero retardante de llama de grado de extrusión de SABIC también es adecuado para la fabricación de paquetes de baterías, mientras que los materiales termoplásticos de Envalior cumplen con los requisitos del refrigerante aislante sumergido de módulos de baterías.

Materiales de alta conductividad térmica para una disipación eficiente del calor.

Los modelos de vehículos de carga ultrarrápida son capaces de completar la carga en 5 a 10 minutos. Según los datos de Huawei MI, se espera que los modelos de vehículos basados en plataformas de carga rápida de alto voltaje ganen una participación de mercado de hasta 5,8 millones de unidades para 2026, lo que representa el 50% de las ventas totales de NEV.

Con CATL, Sunwoda, Gotion High-tech, Greater Bay Technology, etc. lanzando baterías de carga ultrarrápida, cada vez más pistolas de carga ultrarrápida están utilizando soluciones de carga rápida refrigeradas por líquido frente a alto voltaje, alto- Transmisión actual y de alta potencia. Eso requiere que los materiales de la pistola de carga y del cable tengan alta conductividad térmica, resistencia y tenacidad.

Cumpliendo con los altos requisitos, el caucho de silicona termoconductor HTE5015-90U de Dow y los materiales de encapsulado/sellado pueden disipar rápidamente el calor de la punta de la pistola de carga; El poliuretano termoplástico (TPU) Elastollan® 1180A10WDM de BASF optimiza los cables de carga para estaciones de carga rápida, haciéndolos más flexibles y fáciles de usar.

Los materiales ecológicos y con bajas emisiones de carbono reducen las emisiones

La reducción de las emisiones de carbono se ha convertido en la palabra de moda en la industria automotriz. BMW, Volvo, Volkswagen, Benz, Great Wall, Geely y algunos otros fabricantes de automóviles han anunciado sus objetivos y planes de acción para la neutralidad de carbono. El uso de materiales ecológicos y con bajas emisiones de carbono, como plásticos reciclados, materiales de origen biológico y materiales libres de aerosoles, es una de las medidas más importantes para que los fabricantes de automóviles reduzcan las emisiones de carbono.

En cuanto a los plásticos reciclados, BMW y Volkswagen están aumentando progresivamente la proporción de plásticos reciclados en los coches nuevos; Honda y Toray están explorando la posible aplicación del nailon 6 reciclado químicamente en el sector automotriz; Magna ha introducido material monomaterial, 100% reciclable, para los cojines de espuma y las molduras de los asientos de automóviles.

En comparación con los materiales convencionales de origen fósil, los materiales de origen biológico tienen la ventaja de reducir el costo de la materia prima y han sido favorecidos por los fabricantes de automóviles en los últimos años. Los autos conceptuales como los EV3 y EV4 de KIA utilizan fibras naturales y micelio para reducir la huella de carbono. Polestar y Röchling están listos para lanzar el primer hervidor de refrigeración con gestión térmica de base biológica.

El uso de materiales sin aerosoles también es una forma eficaz de reducir las emisiones de carbono. El interior de Toyota utiliza poliamida sin aerosol de BASF, y Honda se ha asociado con Mitsubishi Chemical para desarrollar PMMA colorante sin aerosol que se puede usar para la carrocería y el interior del automóvil.

Muchos ejemplos demuestran que los fabricantes de automóviles, los fabricantes de piezas y los proveedores de materiales están colaborando a lo largo de la cadena de valor para desarrollar una hoja de ruta sostenible para los plásticos automotrices.

Coches de pila de combustible de hidrógeno en la pista

Varios fabricantes de automóviles han afirmado que la energía del hidrógeno es una opción inevitable para la transformación estratégica de la neutralidad de carbono. Los vehículos de hidrógeno se pueden repostar en sólo 4-5 minutos y tienen una autonomía de conducción de hasta 500 km.

El automóvil de pila de combustible de hidrógeno BMW iX5 ha completado las pruebas en carretera en Europa; NEXO de Hyundai tiene el mayor volumen de ventas del mundo; El CROWN SEDAN de Toyota está equipado con tres tanques de almacenamiento de hidrógeno y tiene una amplia autonomía de conducción de hasta 820 km.

Entonces, ¿qué materiales tendrían potencial en aplicaciones de vehículos de hidrógeno? El tanque de almacenamiento de hidrógeno, indispensable para los vehículos de hidrógeno, está fabricado principalmente de fibra de carbono. La fibra de carbono de alta resistencia de Toray se utiliza para cilindros de almacenamiento de hidrógeno a alta presión para vehículos de 70 MPa; El agente de curado de amina VESTAMIN® de Evonik se usa para sistemas epóxicos, y Ancamine® de la compañía se puede usar para la infiltración rápida de fibra, lo que permite que el tanque pierda hasta el 70% de su peso.

Mientras tanto, los revestimientos de los tanques de almacenamiento de hidrógeno requieren polímeros con una fuerte propiedad de barrera contra el hidrógeno para evitar fugas de hidrógeno, como el RILSAN PA11 de Arkema, que se puede utilizar para producir revestimientos de cilindros de almacenamiento de hidrógeno a alta presión que sean resistentes a las bajas temperaturas y a las ampollas de hidrógeno a alta presión.

La era del vehículo totalmente eléctrico a la vuelta de la esquina

Cada vez más fabricantes de automóviles están enriqueciendo sus matrices de productos para adoptar la era de los vehículos totalmente eléctricos que se acerca y satisfacer la demanda de movilidad de lujo en el mercado chino.

En la Exposición Internacional de Importaciones de China de 2023, 15 fabricantes de automóviles extranjeros pusieron los NEV en el centro de atención. Al mismo tiempo, Benz, Jaguar Land Rover, Porsche, etc. han lanzado vehículos eléctricos de alta gama con un precio de más de un millón de yuanes.

Con Volkswagen adquiriendo una participación en XPENG Motors y Stellantis, la empresa matriz de Maserati, invirtiendo en Leapmotor, los fabricantes de automóviles extranjeros han reafirmado la importancia que otorgan al mercado automotriz de China.

En lo que respecta al mercado global, la Unión Europea prohibirá la venta de vehículos nuevos de gasolina y diésel para 2035, y ha entrado oficialmente en vigor el Acuerdo de Asociación Económica Integral Regional (RCEP), que otorga un trato de arancel cero a las exportaciones chinas de automóviles. y partes. Estas políticas presentan oportunidades para la industria automotriz. Representados por Chery, Great Wall y BYD, los fabricantes de automóviles chinos han aumentado su influencia en su viaje de exploración de mercados extranjeros.

Como dice el refrán, los fabricantes de automóviles buscan avances bajo la tendencia de “empresas conjuntas inversas” y “exportación de tecnología”. Los materiales y tecnologías de procesamiento que impulsan la inteligenteización, el aligeramiento y la descarbonización de los NEV también enfrentarán nuevos desafíos y oportunidades.