Perché lo stampaggio personalizzato della gomma è fondamentale per la sigillatura e la gestione termica delle batterie dei veicoli elettrici

Ogni moderno pacco batteria per veicoli elettrici è dotato di centinaia di interfacce sigillate: raccordi per il liquido di raffreddamento, prese d'aria di scarico della pressione, pressacavi per connettori ad alta tensione, coperture dei moduli e cuscinetti per i supporti delle celle. Un tipico pacco passeggeri contiene da 400 a 800 celle cilindriche o a sacca, e la differenza tra una durata di servizio di dieci anni e un costoso ritiro spesso si riduce a una parte in gomma stampata che pesa meno di 50 grammi. Lo stampaggio personalizzato della gomma è fondamentale per la tenuta delle batterie dei veicoli elettrici e la gestione termica perché la geometria, il materiale e la tolleranza di ciascuna guarnizione determinano se il circuito del refrigerante regge, lo sfiato si rilascia alla giusta pressione e l'involucro mantiene il suo grado di ingresso per tutta la vita del veicolo.

I pacchi batteria EV creano condizioni di tenuta Nessuna superficie della guarnizione del motore

Una guarnizione del pacco batteria deve contenere refrigerante liquido, assorbire vibrazioni costanti e mantenere la sua forza di tenuta attraverso una finestra di temperatura compresa tra -40°C e 80°C, una combinazione che supera qualsiasi singolo lavoro di tenuta in un veicolo a combustione interna.

In un motore, il liquido refrigerante si muove attraverso alcune dozzine di giunti, la maggior parte dei quali sono collegamenti rigidi metallo-metallo con guarnizioni convenzionali. Un pacco agli ioni di litio è un involucro sigillato con quattro distinti lavori di sigillatura:

• guarnizioni a faccia piatta che sigillano l'interfaccia tra vassoio e coperchio
• O-ring che sigillano i raccordi del liquido di raffreddamento e i portagomma
• protezioni sagomate che proteggono i connettori ad alta tensione
• valvole di equalizzazione della pressione che eseguono ciclicamente migliaia di eventi di sfiato

Il circuito del refrigerante funziona a una pressione compresa tra 1,5 e 3 bar con miscele di glicole etilenico che ammorbidiscono molti elastomeri, mentre il pacco deve soddisfare la protezione di ingresso IP67 o IP6K9K e superare gli standard di sicurezza come UN ECE R100 e GB 38031. Il rigonfiamento delle celle aggiunge un'altra variabile: man mano che le celle invecchiano si espandono e spostano la pressione dello stack, quindi le guarnizioni del modulo e del collettore devono continuare a funzionare mentre l'alloggiamento si muove di frazioni di millimetro.

Stampaggio personalizzato della gomma per la gestione termica: il lavoro della guarnizione

Le guarnizioni in gomma stampata costituiscono il confine fisico tra il circuito di raffreddamento e il vano elettrico e le loro prestazioni di compressione a lungo termine determinano l'affidabilità dell'intero sistema di gestione termica.

Un gruppo raffreddato a liquido convoglia il refrigerante attraverso le piastre fredde sotto ciascun modulo. Le guarnizioni stampate sigillano i giunti tra piastre, collettori e raccordi, spesso in forme non circolari che solo lo stampaggio a compressione può produrre economicamente. Lo stampaggio a trasferimento e a iniezione aggiunge nervature di posizionamento, labbri di ritenzione e sezioni trasversali asimmetriche che semplificano l'assemblaggio. Una guarnizione stampata in corrispondenza di una giunzione del collettore del refrigerante deve resistere al glicole e mantenere la sua forza di tenuta per oltre dieci anni di cicli termici. Quando il sigillo si rilassa, il liquido refrigerante migra verso le celle e innesca cortocircuiti interni.

Guarnizioni in EPDM e gomma siliconica stampate su misura per sistemi di raffreddamento Questo fornitore fornisce guarnizioni stampate a compressione per le giunzioni del collettore del liquido di raffreddamento, con opzioni di materiali che coprono EPDM, silicone e FKM per soddisfare le esigenze termiche, di flessibilità e di resistenza chimica dei pacchi batteria. Visualizza il prodotto →

Abbinamento dell'elastomero al ciclo di lavoro della batteria: EPDM, silicone o FKM

L'EPDM è l'impostazione predefinita per le guarnizioni delle batterie rivolte al liquido di raffreddamento, il silicone vince laddove contano temperature estreme o flessibilità e l'FKM è riservato agli ambienti chimicamente aggressivi dove il suo costo più elevato è giustificato.

Il monomero etilene-propilene-diene (EPDM) resiste al refrigerante glicole etilenico meglio della maggior parte degli elastomeri, mantiene una bassa deformazione permanente alla compressione e funziona ininterrottamente fino a 150°C. Il silicone estende la resistenza fino a 230°C e rimane flessibile fino a -60°C, ma la sua resistenza allo strappo è inferiore e alcuni additivi refrigeranti possono degradarlo. La gomma al fluorocarburo (FKM) gestisce una gamma chimica più ampia e sopravvive fino a 250°C, a un costo del materiale molto superiore a quello dell'EPDM. Un numero crescente di programmi di batterie utilizza il sovrastampaggio bimateriale: un cordone sigillante in silicone su un supporto EPDM, che combina flessibilità e resistenza chimica in un'unica parte. Prima di finalizzare una specifica, leggi la nostra guida su stampaggio gomma personalizzato dalla progettazione alla produzione.

La tolleranza dello stampaggio e la precisione degli utensili determinano l'affidabilità della tenuta

Le guarnizioni in gomma stampate a compressione mantengono tolleranze funzionali comprese tra ±0,1 e ±0,3 mm, ma la progettazione dello stampo, la compensazione del ritiro e il controllo del flash determinano se tali tolleranze si traducono in una forza di tenuta coerente.

La gomma si ritira dopo la sformatura e la velocità varia in base al polimero e al durometro, pertanto la cavità dello stampo deve essere tagliata con il margine di ritiro corretto. Il processo di stampaggio a compressione dipende anche dalla consistenza della miscelazione del materiale e dal controllo della polimerizzazione, che influiscono sulla stabilità dimensionale da lotto a lotto. Tre caratteristiche contano di più:

1. altezza della superficie di tenuta
2. spessore della sezione trasversale
3. posizione della linea di giunzione e controllo flash

Uno stampatore personalizzato con progettazione dello stampo interna e un laboratorio di prova accorcia il ciclo di sviluppo. Jiaxing Tosun Rubber & Plastic Co., Ltd. impiega 12 ingegneri progettisti di stampi e compositi che possono convertire il disegno o il campione di un cliente in uno stampo finito secondo un programma compresso e un team di ispezione di 20 persone verifica le proprietà dimensionali e fisiche prima della spedizione delle parti.

Stampaggio di gomma personalizzato e guarnizioni standard: cosa dovrebbero confrontare gli approvvigionamenti

Per i programmi di batterie, le parti stampate su misura giustificano l'investimento in attrezzature perché le guarnizioni standard disponibili sul mercato non sono in grado di riprodurre la geometria, il materiale o la tolleranza richiesti per la tenuta del refrigerante, dello sfiato e del connettore.

I team addetti agli acquisti che confrontano i prezzi per pezzo vedranno vincere le guarnizioni standard. Il confronto cambia una volta inclusi l'ammortamento degli utensili, la certificazione dei materiali, la capacità dimensionale e il supporto alla progettazione:

Per volumi ridotti o prototipi, le guarnizioni standard possono colmare il divario mentre viene costruito lo stampo personalizzato. Una volta che il pacchetto entra in produzione, la parte personalizzata è quella convalidata rispetto al caso di sicurezza.

Cappucci di sfiato, guarnizioni dei connettori e supporti: le piccole parti stampate dietro la confezione

Oltre alla guarnizione del vassoio principale, tappi stampati, cappucci, cuffie e supporti antivibranti svolgono funzioni di tenuta e protezione che hanno lo stesso peso di sicurezza della tenuta primaria.

I connettori ad alta tensione sono protetti da protezioni in silicone stampato e le porte di servizio non utilizzate sono chiuse con cappucci in silicone che impediscono l'ingresso di umidità e detriti durante l'assemblaggio e il trasporto.

Cappucci in silicone per alte temperature per mascheramento e protezione delle porte Questi cappucci in silicone resistono a cicli di rivestimento ripetuti fino a 316°C e si adattano con elasticità su fori filettati o lisci, utili per sigillare le porte di servizio non utilizzate e proteggere i connettori durante l'assemblaggio e la verniciatura. Visualizza il prodotto →

I supporti incollati in gomma-metallo isolano il pacco dalle vibrazioni del telaio e assorbono i carichi d'impatto, evitando che l'involucro e le sue guarnizioni vengano sollecitati dagli input stradali. Poiché queste parti combinano un elastomero con un inserto rigido in un unico componente incollato, riducono gli elementi di fissaggio e le fasi di assemblaggio migliorando al tempo stesso la distribuzione del carico.

Supporti antivibranti incollati gomma-metallo per pacchi batteria I supporti in gomma incollata isolano il pacco dalle vibrazioni del telaio e dai carichi di impatto, utilizzando una rigidità ottimizzata per carichi pesanti e disponibili in EPDM, NBR, CR o NR per adattarsi alle applicazioni automobilistiche e industriali. Visualizza il prodotto →

Domande frequenti: stampaggio in gomma personalizzato per la sigillatura delle batterie dei veicoli elettrici

Queste sono le domande più comuni poste dagli ingegneri in materia di approvvigionamento quando specificano le parti in gomma stampata per i pacchi batteria.

Qual è il miglior materiale in gomma per le guarnizioni del liquido di raffreddamento delle batterie dei veicoli elettrici?

L'EPDM è il materiale più ampiamente specificato per le guarnizioni dei liquidi di raffreddamento a base di glicole etilenico grazie alla sua resistenza chimica, alla bassa deformazione permanente alla compressione e al soffitto di servizio continuo a 150°C. Il silicone è preferito quando la parte deve rimanere flessibile a temperature estremamente basse o vicino a sbarre ad alta tensione, mentre l'FKM è specificato quando sono presenti additivi refrigeranti aggressivi o temperature più elevate.

In che modo le guarnizioni in gomma stampate su misura migliorano la gestione termica della batteria?

Le guarnizioni stampate su misura creano un confine affidabile tra il circuito di raffreddamento a liquido e il vano elettrico. Controllando la geometria, la durezza e il compression set, una parte stampata mantiene la pressione di tenuta che mantiene il refrigerante all'interno delle piastre fredde e dei collettori, preservando le prestazioni termiche per tutta la vita del gruppo.

Quali tolleranze può mantenere uno stampatore di gomma personalizzato sul sigillo di una batteria?

Tolleranze funzionali da ±0,1 a ±0,3 mm sono ottenibili con stampi a compressione e trasferimento ben progettati, a seconda del materiale, dello spessore e della geometria del pezzo. Lo stampatore deve compensare il ritiro, controllare la bava e ispezionare le dimensioni critiche per mantenere tali tolleranze nella produzione.

Tosun supporta il dimensionamento dal prototipo alla produzione per i componenti in gomma dei veicoli elettrici?

SÌ. Jiaxing Tosun Rubber & Plastic Co., Ltd. gestisce linee di miscelazione dei materiali, stampaggio a compressione ed estrusione, progettazione interna di stampi e un laboratorio di test supportato da un team di ispezione di 20 persone, consentendo a un sigillo di batteria personalizzato di passare dal disegno alla produzione convalidata all'interno di un unico fornitore.