E-mobility: FLB GmbH utilizza i modelli Z100 e HTM 5020 per ottenere flessibilità nelle prove sui materiali
Case Study
- Cliente: FLB Gesellschaft für Fahrzeugleichtbau mbH
- Luogo: Siegen, Deutschland
- Settore industriale: Automotive, materie plastiche
- Topic: Prova e convalida dei componenti strutturali dei veicoli elettrici a batteria (BEV)
Novembre 2024
FLB Gesellschaft für Fahrzeugleichtbau mbH (ingegneria leggera) è specializzata nella caratterizzazione di materiali quali metalli e plastiche fibrorinforzate al fine di sviluppare schede tecniche sui materiali con simulazione per il calcolo degli urti. Tali schede tecniche sono convalidate per effettuare simulazioni accurate e migliorare i sistemi di protezione antincastro nei veicoli elettrici a batteria (BEV). A questo scopo FLB GmbH utilizza le macchine di prova ad alta velocità e di trazione ZwickRoell HTM 5020 e Z100.
FLB Gesellschaft für Fahrzeugleichtbau mbH
FLB GmbH è un fornitore di servizi di sviluppo leader nel settore dei componenti strutturali per l’automotive, specializzato nella creazione di soluzioni leggere e sostenibili, in particolare per quanto riguarda i nuovi veicoli elettrici. Come distaccamento della cattedra di Lightweight Vehicle Construction all’Univeristà di Siegen, l’azienda ha un accesso privilegiato alle ultime novità nel campo della ricerca e sviluppo. FLB GmbH offre servizi completi, che vanno dal benchmarking e ingegneria inversa allo sviluppo e ottimizzazione avanzati dei prodotti utilizzando le ultime tecnologie CAD e FEM. Oltre alla simulazione dei processi, l’azienda offre opzioni di prova flessibili per soddisfare i requisiti elevati del settore industriale e convalidare in modo efficiente soluzioni innovative.
Principali competenze ZwickRoell
- Flessibilità: massima adattabilità delle macchine di prova con possibilità di geometrie di impattatore pressoché illimitate.
- Robustezza: le macchine di prova sono progettate per l’uso quotidiano in condizioni difficili.
- Versatilità: capacità di eseguire tutti i tipi di prove sui materiali compreso il test assiale, le prove di flessione a 3 punti e altri metodi.
- Competenza: assistenza rapida e affidabile da parte di ZwickRoell.
- Affidabilità: risultati di prova tracciabili.
Il task
Sviluppo e convalida di schede tecniche dei materiali per le leghe di alluminio tramite velocità di deformazione diverse
Una caratterizzazione precisa dei materiali è molto importante nel settore industriale dell’automotive per lo sviluppo di veicoli efficienti e sicuri. FLB Gesellschaft für Fahrzeugleichtbau ha ottenuto l’incarico di creare schede tecniche dei materiali per le leghe di alluminio che coprono una vasta gamma di velocità di deformazione, dalle condizioni quasi-statiche a scenari di impatto altamente dinamici. Tali schede tecniche sono fondamentali per prevedere in modo preciso il comportamento dell’alluminio in diverse situazioni di carico e ottimizzare continuamente la sicurezza e l’efficienza dei veicoli.
Sfide specifiche:
- Caratterizzazione dei materiali a velocità di deformazione elevate: la sfida principale è stata quella di ottenere dati precisi e affidabili sul comportamento delle leghe di alluminio a velocità di deformazione elevate. A queste velocità, i materiali si muovono diversamente rispetto a velocità ridotte e condizioni quasi-statiche. Per ottenere dati di misurazione precisi in questo campo sono necessarie un’attrezzatura specializzata ed esperienza al fine di registrare in modo adeguato i carichi veloci e spesso molto elevati.
- Convalida delle schede tecniche dei materiali alle stesse condizioni: un'altra importante attività è stata la convalida delle schede tecniche dei materiali sviluppate mediante prove su componenti che potessero simulare sia condizioni quasi-statiche che altamente dinamiche. Tale convalida deve garantire che le schede tecniche dei materiali siano coerenti e affidabili anche in condizioni di carico diverse.
La sfida è stata creare ambienti di prova che potessero replicare accuratamente tali condizioni differenti in modo che le schede tecniche dei materiali potessero essere testate in modo efficace e rilasciate per l’utilizzo pratico.
La soluzione ZwickRoell
Risoluzione di requisiti di prova complessi con Z100 e HTM 5020
Per affrontare queste sfide, l’azienda ha implementato due macchine specializzate: la Allroundline Z100 e la macchina di prova ad alta velocità HTM 5020. Queste macchine hanno giocato un ruolo fondamentale nella risoluzione di requisiti di prova complessi.
- Caratterizzazione dei materiali quasi-statica con la Z100: la Z100 è stata utilizzata principalmente per prove quasi-statiche. La sua capacità di applicare con precisione lenti incrementi dei carichi è ideale per uno studio dettagliato del comportamento dei materiali a velocità e carichi ridotti. Queste prove si sono rivelate fondamentali nel raggiungere una comprensione di base del comportamento delle leghe di alluminio nelle condizioni di lavoro quotidiane.
- Caratterizzazione dei materiali altamente dinamica con la HTM 5020: per ampliare i dati sui materiali quasi-statici nel range altamente dinamico sono state eseguite ulteriori prove di trazione sulla HTM5020. Grazie a questa macchina, FLB GmbH ha potuto testare il comportamento dei materiali con carichi molto rapidi ed elevati, come quelli che si verificano in caso di urto. La HTM 5020 ha fornito dati importanti per lo sviluppo dei dati tecnici sui materiali al fine di prevedere il comportamento dei materiali in situazioni critiche e rilevanti per la sicurezza.
- Convalida quasi-statica e test d’intrusione: un aspetto innovativo della soluzione è stata l’aggiunta della Z100 per la conduzione di un test d’intrusione su un sistema di protezione antincastro. Ciò avviene allo stesso modo delle prove altamente dinamiche sulla torre di caduta. Quello della torre di caduta è un setup di prova separato in cui vengono testati i sistemi di protezione antincastro per BEV. Quindi per “intrusione” si intende la penetrazione di un oggetto esterno o un impattatore nei moduli di batterie di un veicolo. Questo scenario viene riprodotto e testato sia staticamente con la Z100 che dinamicamente con la torre di caduta. Ciò ha consentito a FLB GmbH di convalidare i dati tecnici dei materiali in condizioni identiche per entrambi i tipi di prove. Utilizzando gli stessi setup di prova nella Z100 e nella torre di caduta sono stati generati dati coerenti e comparabili che hanno migliorato in modo significativo l’affidabilità e la precisione della caratterizzazione dei materiali.
Il risultato
Sistemi di protezione antincastro più leggeri grazie alla precisione delle prove
La decisione di FLB GmbH di utilizzare sistemi di prova altamente specializzati, come Z100 e HTM 5020, ha portato a risultati straordinari, sia in termini di qualità dei dati scientifici che di rapidità dello sviluppo del prodotto. L’uso combinato di questi dispositivi ha consentito una caratterizzazione precisa dei materiali attraverso l’intera gamma delle velocità di carico, da quasi-statiche a dinamiche, e di convalidare il loro comportamento a livello del componente.
Il database così generato non solo ha consentito aFLB GmbH di migliorare in modo significativo la precisione della sua attività di caratterizzazione dei materiali, ma ha anche accelerato lo sviluppo di prodotti innovativi. Un chiaro risultato del miglioramento di questi processi di prova e sviluppo è l’avvio di un progetto di sviluppo preliminare per sistemi di protezione antincastro che saranno fino al 20 percento più leggeri di quelli esistenti. Questo rappresenta un progresso significativo nel settore delle strutture leggere e consente una maggiore efficienza, direttamente attribuibile al miglioramento delle procedure di prova.
I clienti di FLB GmbH sono estremamente soddisfatti dei progressi fatti dall’azienda in questo campo. Il miglioramento nella caratterizzazione dei materiali e lo sviluppo dei prodotti ha consentito loro di implementare componenti più avanzati e leggeri che aumentano la sicurezza e le prestazioni dei veicoli, riducendo contemporaneamente il peso complessivo.
“Le macchine ZwickRoell affidabili e, nel caso della Z100, anche altamente flessibili, ci consentono di eseguire prove estremamente efficaci per i nostri clienti. La capacità di mappare una vasta gamma di velocità di deformazione nella caratterizzazione dei materiali e, allo stesso tempo, di visualizzare le convalide a livello del componente, consentono a noi e ai nostri clienti di individuare di volta in volta nuove potenziali strutture leggere”
Max Bisch, Managing Director di FLB Gesellschaft für Fahrzeugleichtbau mbH
Macchine di prova ZwickRoell presso FLB GmbH
