E-Mobility: FLB GmbH utiliza Z100 y HTM 5020 para una mayor flexibilidad en el ensayo de materiales
Testimonio
- Cliente: FLB Gesellschaft für Fahrzeugleichtbau mbH
- Localidad: Siegen, Deutschland
- Sector: Automoción, plástico
- Tema: Ensayos y validación de componentes estructurales para vehículos eléctricos de batería (BEV)
noviembre 2024
La empresa FLB Gesellschaft für Fahrzeugleichtbau mbH se centra en la caracterización de metales y plásticos reforzados con fibras para desarrollar fichas de datos de materiales de simulación para cálculos de colisiones. Estas fichas de datos se validan para simular con precisión y mejorar los sistemas de protección contra el empotramiento en vehículos eléctricos de batería (BEV). FLB GmbH utiliza para ello las máquinas de ensayos de tracción y de alta velocidad de ZwickRoell HTM 5020 y Z100.
FLB Gesellschaft für Fahrzeugleichtbau mbH
La FLB GmbH es un proveedor líder de servicios de desarrollo en el campo de los componentes estructurales de automoción, especializado en la creación de soluciones sostenibles y ligeras, especialmente para vehículos de nueva energía. Como empresa spin-off promovida por la cátedra de construcción de vehículos ligeros (Institute of Automotive Lightweight Design) de la universidad de Siegen, tiene acceso privilegiado a las últimas tendencias en I+D. La FLB GmbH ofrece servicios integrales que van desde la evaluación comparativa y la ingeniería inversa hasta el desarrollo y la optimización avanzados de productos utilizando las últimas tecnologías CAD y FEM. Además de la simulación de procesos, la empresa ofrece opciones de ensayo flexibles para satisfacer las altas exigencias de la industria y validar de forma eficiente soluciones innovadoras.
Las principales competencias de ZwickRoell
- Flexibilidad: Máxima adaptabilidad de las máquinas de ensayos con geometrías de impactadores prácticamente ilimitadas.
- Robustez: Las máquinas de ensayos están diseñadas para el uso diario y duro.
- Versatilidad: Capacidad para realizar todo tipo de ensayos de materiales, incluidos ensayos axiales, flexión en 3 puntos y otros métodos.
- Competencia: Servicio rápido y fiable de ZwickRoell.
- Fiabilidad: Resultados de ensayo trazables.
La tarea
Desarrollo y validación de fichas de datos de materiales para aleaciones de aluminio mediante diferentes velocidades de deformación
La caracterización precisa de los materiales es sumamente importante en la industria automovilística para el desarrollo de vehículos seguros y eficientes. FLB Gesellschaft für Fahrzeugleichtbau se enfrentó a la tarea de crear fichas de datos para aleaciones de aluminio que cubren una amplia gama de velocidades de deformación - desde condiciones cuasi-estáticas hasta escenarios de choque altamente dinámicos. Dichas fichas de datos de materiales son cruciales para predecir con precisión el comportamiento del aluminio en diferentes situaciones de carga y ayudan a optimizar continuamente la seguridad y la eficiencia de los vehículos.
Los principales desafíos:
- Caracterización del material a altas velocidades de deformación: El primer gran reto era obtener datos precisos y fiables sobre el comportamiento de las aleaciones de aluminio a altas velocidades de deformación. A estas velocidades, los materiales se comportan de forma diferente que en condiciones más lentas y cuasi estáticas. La medición de datos de precisión requiere, en este ámbito, equipos y conocimientos especializados para captar adecuadamente las cargas rápidas y a menudo tremendas.
- Validación de las fichas de datos de materiales en las mismas condiciones límite: Otra tarea crítica fue la validación de las fichas de datos de materiales desarrolladas mediante ensayos de componentes que pueden simular tanto condiciones cuasiestáticas como altamente dinámicas. Esta validación debe garantizar que las fichas de material funcionan de forma coherente y fiable en diferentes condiciones de carga.
El reto: Crear entornos de ensayo que puedan reproducir con precisión estas diferentes condiciones para que las fichas de datos del material puedan probarse con eficacia y liberarse para su uso práctico.
La solución ZwickRoell
Soluciones para los complejos requisitos que plantean los ensayos con Z100 y HTM 5020
Para superar estos retos, la empresa puso en marcha dos máquinas especializadas: la Allroundline Z100 y la máquina de ensayos de alta velocidad HTM 5020. Estas máquinas desempeñaron un papel decisivo en la resolución de los complejos requisitos de ensayo.
- Caracterización cuasiestática de materiales con la Z100: La Z100 se utilizó principalmente para ensayos cuasiestáticos. Su capacidad para aplicar cargas en aumento con precisión la convirtió en el equipo ideal para la investigación detallada del comportamiento del material a velocidades y cargas más bajas. Dichos ensayos fueron clave para comprender a fondo el comportamiento de las aleaciones de aluminio en condiciones de funcionamiento cotidianas.
- Caracterización de materiales altamente dinámica con la HTM 5020: Para ampliar los datos cuasi-estáticos del material al rango altamente dinámico, se realizaron más ensayos de tracción en la HTM5020. Esta máquina permitió a FLB GmbH ensayar el comportamiento de los materiales bajo cargas extremadamente rápidas y elevadas, como las que se producen en un choque de vehículos. La HTM 5020 proporcionó datos importantes que son esenciales para el desarrollo de fichas de materiales con el fin de predecir el comportamiento del material en situaciones críticas y relevantes para la seguridad.
- Validación cuasiestática y pruebas de intrusión: Un aspecto innovador de la solución fue el uso adicional de la Z100 para realizar una prueba de intrusión en un sistema de protección antiempotramiento. Esta prueba es análoga a los ensayos altamente dinámicos realizadas en la torre de caída libre. La torre de caída libre es un equipo independiente para realizar ensayos en los sistemas de protección antiempotramiento de los vehículos eléctricos de batería (BEV). Por tanto, el término «intrusión» se refiere a la penetración de un objeto extraño/impactador en la batería de un vehículo. Este escenario se reproduce tanto en entornos estáticos como dinámicos con la Z100 en la torre de caída libre. Esto permitió a FLB GmbH validar las fichas de material en condiciones idénticas para ambos tipos de ensayo. Al utilizar las mismas configuraciones de ensayo en la Z100 y en la torre de caída, se generaron datos coherentes y comparables, lo que mejoró significativamente la fiabilidad y precisión de la caracterización del material.
El resultado
Sistemas de protección antiempotramiento más ligeros gracias a ensayos precisos
La decisión de FLB GmbH de utilizar sistemas de ensayos altamente especializados, como la Z100 y la HTM 5020, dio lugar a resultados extraordinarios, tanto en términos de calidad de los datos científicos como de velocidad de desarrollo de los productos. El uso combinado de estos dispositivos permitió caracterizar con precisión los materiales en todo el rango de velocidades de carga, desde cuasiestáticas hasta dinámicas, y describir de forma válida su comportamiento a nivel de componente.
La base de datos generada no sólo permitió a FLB GmbH optimizar la precisión de sus ensayos de materiales, sino también acelerar el desarrollo de productos innovadores. Un resultado concreto de estos procesos de ensayo y desarrollo mejorados es el inicio de un proyecto de predesarrollo de sistemas de protección antiempotramiento hasta un 20 % más ligeros que los anteriores productos de serie. Esto representa un avance significativo en el ámbito de la construcción ligera y el aumento de la eficiencia, debida directamente a la mejora de los métodos de ensayo.
Los clientes de FLB GmbH se mostraron muy satisfechos con los progresos realizados. La mejora en la caracterización de materiales y el desarrollo de productos les permitió implementar componentes más avanzados y ligeros que aumentan la seguridad y el rendimiento de los vehículos, además de reducir el peso total.
«Las gran fiabilidad y, en el caso de la Z100, enorme fiabilidad de las máquinas de ZwickRoell nos permiten realizar ensayos con la máxima eficiencia para nuestros clientes. La capacidad de mapear una amplia gama de velocidades de deformación durante la caracterización de materiales y, al mismo tiempo, realizar validaciones a nivel de componentes nos permite a nosotros y a nuestros clientes poder identificar nuevos potenciales en la construcción ligera.»
Max Bisch, Director General de FLB, Gesellschaft für Fahrzeugleichtbau mbH
Máquinas de ensayos de ZwickRoell en FLB GmbH
