Complex EXtruded Aluminium Profiles for BEV Battery ProtECTion System

Profiler av aluminium er godt egnet til bruk for side kollisjonsbeskyttelse, da det er mulig å absorbere mye energi pr.kg aluminium som brukes. Ulempen i forhold til å bruke stål er først og fremst knyttet til kost, men vi ser at de elektriske el-bilene som har vært produsert og som planlegges produsert, benytter mye aluminiumsprofiler. Bilprodusentene har noe forskjellig løsning for beskyttelsen. Det vanlige er at batteriet ligger i ei kasse der ramma består av aluminiumprofiler, og der spesielt de langsgående profilene er komplekse. I tillegg ligger det en dørterskel-bjelke, ofte en aluminiumsprofil, under dørene, som bidrar ytterligere til å beskytte batteriet. Denne kan også være ganske kompleks, det betyr at den er relativt stor og at den består av flere kamre. For at aluminiumsprofiler fortsatt skal bli brukt i stor skala (stor-volum bilmodeller), er det nødvendig å finne kostnadseffektive løsninger. Dette er bakteppet for prosjektet. Profiler med mange indre kamre er ofte kollisjonsmessig effektive, men de er dyre å ekstrudere, spesielt i legeringer med høy styrke. Høy styrke er ønsket, men ikke om det går på for stor bekostning av duktilitet, dvs. legeringens evne til å deformere uten å fragmentere eller deles i to. I prosjektet skal vi teste, beregne og evaluere profildesign og legeringer, og vi skal også se på mulighet for å mekanisk kalibrere en profil (få den geometrisk helt korrekt) som en billigere løsning til maskinering (som brukes mye idag). Benteler har idag serieproduksjon av batterikasser i Tyskland, Frankrike og Kina til flere bilmodeller, mens Benteler i Norge (Raufoss) i liten grad har kommet inn på dette markedet (noe prototype produksjon). Dette håper vi prosjektet vil være med på å endre. Prosjektet startet 01.02.2021 og har i oppstarten fokusert mye på en vunnet ordre på dørterskel-profil til Volvo XC 40 Electric, hvor Volvo har planlagt en økning fra 40 000 biler til 155 000 biler/år. På et årsvolum på 155 000 biler representerer dette 2600 ton netto profil, eller ca 20% av årskapasiteten på den største ekstruderingspressa til Benteler. Arbeidet er konsentrert langs to linjer, i) Beregninger og optimalisering av profilverktøy og ekstruderbarhet og ii) Profilkalibrering for å redusere omfanget av maskinering.Det siste er planlagt implementert tidlig i 2022.

This project addresses the rapidly growing market for battery tray protections systems for electric mobility and the BEV (Battery Electriv Vehicle) market. Battery trays, and battery protection systems, are predicted to be the new "backbone" of a car, integrating a multitude of functionality. Material properties and structural behavior of the products are crucial as well as productivity and competitiveness for the supplier value chain. Due to geometric constraints and crash requirements, the sections used are very complex, while still requiring the highest possible strength and crushability to remain competitively priced. This project aims at developing an aluminium alloy optimization scheme for extrudability, crash management, and design functionality of complex multi-chamber profiles seen more and more in such structures. Hydro, Benteler, NTNU and Sintef Manufacturing will co-create the required knowledge to fulfill the project objectives, and Hydro and Benteler will commercialize it through concrete customer projects. The battery casing/system contain close to 100kg aluminium per car, a big share of that is extruded profiles. Market estimates predict that this will generate a market in Europe for over 240 000 tons aluminium in 2025. Innovations from this research project for Benteler and Hydro is estimated to give an annually added value in the range of 250 MNOK – to be realized from 2023/24. EU set forward an ambitious target of reducing CO2 emissions from cars by 37.5% by 2030. This target will reshape the automotive industry, where electrification of vehicles is expected to drastically change the use of aluminium in cars. While the combustion engine disappears (consuming 42kg aluminium/car) new aluminium components will arrive.