¿Qué significado tienen para Freudenberg Sealing Technologies (FST) las tendencias “electromoción” y “conducción autónoma” y asimismo la evolución en la ingeniería energética? ¿Qué componentes van a ser necesarios en estos mercados en el futuro? ¿De cuáles de sus competencias clave puede beneficiarse FST aquí? ¿Qué aplicaciones son apropiadas? ¿Qué características deben tener las nuevas piezas y módulos para que ofrezcan a los clientes valores añadidos y ventajas competitivas a FST? Technology & Innovation (T&I) ha abordado estas cuestiones de manera proactiva. De aquí han surgido numerosas innovaciones –o están en proceso de desarrollo–. Jens Trabert, Vice President T&I, Innovation Commercialization, nos presenta aquí algunos ejemplos.
“Nos anticipamos de forma sistemática a las tendencias futuras e intentamos desarrollar componentes apropiados a nuestra estrategia y en los que nosotros podemos aplicar nuestros conocimientos. Nos encontramos en una vía que nos lleva cada vez más de una junta aislada a módulos completos; con esto en mente obtenemos los conocimientos adecuados para su concepción y producción”.
Jens Trabert | Lead Function Technology & Innovation en FST
Seguridad para el elemento central: La batería
Por su capacidad acumuladora de energía, las baterías de iones de litio constituyen el elemento central para los vehículos eléctricos y la electromoción. Su unidad más pequeña es la celda. Cuando aquí se produce un cortocircuito, la energía se libera de forma inmediata. Ello genera presión y calor, el electrolito se gasifica y la celda entonces explota. Esto puede dar lugar a una reacción en cadena de celda a celda e incluso la inflamación de toda la batería, o sea el temido “embalamiento térmico”. FST ha desarrollado soluciones que impiden esta propagación descontrolada de celda a celda, o al menos la ralentizan tan fuertemente que el pasajero tiene tiempo suficiente para abandonar el vehículo.
Las pantallas térmicas…
…de FST forman una barrera entre las distintas celdas. “En la actualidad estamos desarrollando la segunda generación de estas pantallas térmicas. Esta próxima generación de las compactas esterillas elásticas consta de una multiestructura hecha de una combinación de materiales. Gracias a ello las pantallas térmicas pueden resistir temperaturas más altas durante mucho más tiempo. Esto es el resultado de nuestros conocimientos sobre material y la puesta en práctica del lema ‘Innovating Together’ (innovando juntos) con Freudenberg Performance Materials”, explica Trabert.
Las barreras térmicas…
…cumplen la misma función que las pantallas térmicas, pero en otro sitio dentro de la carcasa de la batería. Como perfiles tridimensionales impiden que las llamas en torno a las pantallas térmicas traspasen los extremos de las celdas. FST fabrica con moldeo por inyección estas barreras térmicas tridimensionales a partir de un material especial a base de silicona de desarrollo propio. Paralelamente a ello, FST desarrolla nuevos materiales para barreras térmicas planas y bidimensionales, es decir placas, que pueden ser usadas como cortallamas en toda la carcasa de la batería.
DIAvent…
…es el nombre asignado al patentado elemento de compensación de presión de FST que combina dos funciones en una misma pieza. Durante el funcionamiento normal hace posible que la batería de un coche eléctrico “respire”, término técnico: “compensación bidireccional de la presión” En segundo lugar, DIAvent evacúa la sobrepresión producida a un ritmo de desgasificación elevado en caso de embalamiento térmico. Esta innovación está disponible en dos diseños distintos. Comparado con el diseño estándar, el modelo HighFlow puede cuadriplicar el flujo volumétrico en caso de desgasificación de emergencia. DIAvent Light se limita a la compensación de la presión en el régimen de funcionamiento normal. Son posibles otras variantes, por ejemplo para vehículos eléctricos de dos ruedas accionados por baterías.
Los sistemas de embarrado…
…constan de barras conductoras. En las baterías de iones de litio la corriente de celda a celda no fluye por hilos o cables, sino por barras conductoras de cobre, o lo que es lo mismo, por sistemas de embarrado. Estas deben cumplir severas normas de protección contra las llamas, igual se trate de largas barras rectas, de piezas en espiral o roscadas. Para impedir cortocircuitos e incendios debidos al sobrecalentamiento, a los sistemas de embarrado se les aplica un revestimiento con materiales ignífugos electroaislantes o se recubren con elastómeros. ¡Revestir o recubrir metales es una especialidad de FST! “Es algo lógico, pero a menudo es necesario explicar porqué una empresa como Freudenberg ofrece productos del tipo sistemas de embarrado. En nuestro trabajo con los clientes, vemos una y otra vez la gran utilidad de nuestra experiencia y nuestros conocimientos en desarrollos justo en estos nuevos negocios, donde impera aún mucha inseguridad”, manifiesta Trabert.
Tapas de batería prismáticas: No dejar cabo suelto
De una función importante en la transmisión de corriente en las baterías de iones de litio se encargan las tapas de celda. Además, por motivos de seguridad, tienen que mantener alejados del ambiente los elementos químicos de la celda y los vapores y, finalmente, impermeabilizar y aislar entre sí los dos polos de las celdas. A fin de llevar a cabo todas estas tareas, las tapas están formadas por distintas piezas. “Nosotros desarrollamos, hace mucho tiempo, materiales de sellado resistentes que ‘pueden convivir’ con los elementos químicos de la celda. Como también tenemos experiencia en el trabajo del metal –bien sea para retenes Simmerring® o bien para juntas de vástagos de válvula– lo apropiado era fabricar y ofrecer la tapa de celda completa. La gran ventaja para los clientes radica en que ya no necesitan montar las distintas piezas, desde el ánodo hasta el elemento integrado de ruptura. Nosotros les ofrecemos ahora el módulo completo, es decir el grupo de componentes listo”, explica Trabert.
Apantallado emi: Enseñar al plástico cómo apantallar
Sistemas de sensores, cámaras y radares –los componentes electrónicos de los vehículos producen emisiones electromagnéticas y pueden perturbarse unos a otros–, su término técnico: interferencia electromagnética (EMI, por sus siglas en inglés). Por ello se deben apantallar entre sí. Bien sea en carcasas de metal electroconductor, que son comparativamente caras y pesadas y por lo general de aluminio. O bien sea en carcasas de plástico en las que por ejemplo se puede inyectar una junta formando directamente una unión firme. Para el apantallado EMI, no obstante, es necesario que el plástico disponga de conductividad eléctrica. Para este fin FST ha desarrollado varias soluciones. Una de ellas es el denominado “EMI Coating”: la aplicación de un revestimiento electroconductor sobre la superficie de las piezas plásticas. Para la optimización de este proceso FST trabaja en colaboración con BASF.
eCON: Juntas con “Protector contra descargas integrado”
Para la cadena cinemática eléctrica, FST está perfeccionando su competencia en la producción de juntas. Ejemplo de esto es eCON, una junta obturadora radial de baja fricción con “protector contra descargas integrado”, o sea puesta a tierra integrada. Las juntas multifuncionales desvían las corrientes adversas alejándolas del rodamiento. De este modo previenen daños en los rodamientos, los cuales pueden ser producidos por la electroerosión.
Electrolizadores: Hidrógeno para la pila de combustible
“Queremos ser partícipes en la última tendencia del uso del hidrógeno como recurso energético del futuro”, indica Trabert. Los electrolizadores generan hidrógeno usando la corriente eléctrica. Funciona de manera similar a una pila de combustible, solo que al contrario. Al igual que en una pila de combustible, también las pilas de los electrolizadores deben ser aisladas. Para este fin, FST ya ofrece juntas planas y juntas tóricas que son resistentes a elementos electroquímicos. “El gran desafío en los electrolizadores y las pilas de combustible es en la actualidad la reducción de costes mediante la fabricación automatizada. Nuestra idea es, por medio de la integración vertical, unir nuestras juntas directamente al marco o a la placa bipolar en un proceso automatizado, y entonces ofrecer al cliente esta unidad como un módulo listo. De esta forma los clientes se ahorran varios pasos en su proceso de producción”, explica Trabert.
Innovadores materiales y procesos
Con frecuencia las innovaciones de productos van de la mano con innovaciones de materiales y procesos, o incluso son un requisito. Esto sucede por ejemplo con los materiales de interfaz térmica (TIM, por sus siglas en inglés). FST suministra desde hace un par de años este material de silicona electroaislante y dotado de conductividad térmica. Pero ahora FST lo ha perfeccionado gracias a dos características adicionales. En primer lugar, por medio de moldeo por inyección el material se puede trabajar también en geometrías tridimensionales complejas y completamente nuevas. En segundo lugar, el material puede ser una parte fija en piezas bicomponentes. Es decir, se puede inyectar directamente y queda adherido al plástico, el aluminio y el cobre. Para el conector de carga de vehículos eléctricos, ya se fabrica de serie una pieza bicomponente con cuerpo de base termoplástico. En concreto la pieza hace que la recarga del vehículo sea más eficiente y segura: la pieza de FST “envía” la información térmica a los sensores. Con esta información, el proceso de recarga se supervisa y se controla de manera continua.
