AZL desenvolve soluções modulares em plástico para caixas de bateria de veículos pesados

A AZL Aachen GmbH lançou um novo Joint Partner Project para avaliar a viabilidade económica de caixas de bateria e invólucros de sistemas de baterias à base de plástico destinados a camiões, autocarros e veículos fora de estrada (off-road) ou todo-o-terreno.

Com uma duração prevista de dez meses e início no terceiro trimestre de 2026, o projeto pretende desenvolver conceitos modulares e normalizados capazes de responder aos diferentes requisitos destes veículos e, simultaneamente, tornar mais competitiva a produção em volumes inferiores aos do mercado automóvel ligeiro.

Segundo a AZL, as soluções à base de plástico podem contribuir para reduzir os custos de fabrico e o peso das caixas de bateria, além de permitirem integrar diretamente no componente funções como ligações, elementos de montagem e fixação, superfícies de vedação, conectores para o circuito de refrigeração ou funções de controlo da temperatura. Estas soluções podem ainda proporcionar proteção contra cargas mecânicas, térmicas e elétricas e melhorar a segurança contra incêndio.

O projeto, denominado ‘Scaling Composite Battery Casings: From Automotive Cost and Weight Benefits to Commercial Vehicle Applications’, parte da experiência acumulada pela AZL desde 2018 no desenvolvimento de caixas de bateria em plástico para o setor automóvel. A iniciativa pretende agora transferir esse conhecimento para os segmentos dos veículos comerciais e fora de estrada.

A necessidade de encontrar soluções economicamente viáveis decorre das diferenças entre estes segmentos e o mercado dos automóveis de passageiros. Nos camiões, autocarros e veículos fora de estrada, os volumes de produção por modelo são frequentemente mais reduzidos e os requisitos variam em função da aplicação, do ciclo de utilização, da arquitetura do veículo e do fabricante.

Por isso, o projeto vai comparar de forma sistemática os requisitos de diferentes aplicações, procurando identificar características comuns, necessidades funcionais recorrentes e possíveis abordagens de plataforma. A partir dessa análise, serão desenvolvidos conceitos de modularização que permitam agrupar volumes de diferentes modelos e, assim, criar condições para a utilização economicamente viável de processos altamente automatizados para plásticos e compósitos.

A AZL vai analisar três estratégias principais de modularização. A Capacity Scaling prevê a obtenção de diferentes capacidades de bateria através da utilização de um número variável de unidades de invólucro normalizadas. A estratégia Cross-Mould Variants permite criar diferentes configurações através da adaptação dos materiais ou da utilização de elementos substituíveis do molde. Já a Model Combination assenta na combinação de variantes de caixas normalizadas para diferentes modelos de veículos e perfis de utilização.

Em conjunto, estas abordagens devem permitir avaliar de que forma sistemas modulares podem contribuir para aumentar a escala económica das caixas de bateria à base de plástico.

Outra área central do projeto é a integração funcional, que pode ser aplicada a diferentes conceitos de materiais e processos. Entre estes encontram-se plásticos reforçados com fibras, semiacabados termoplásticos, combinações de diferentes plásticos e produtos semiacabados, bem como soluções híbridas de plástico e metal.

Dependendo do conceito adotado, poderão ser integrados no próprio componente elementos de ligação, montagem e fixação, superfícies de vedação, conectores do líquido de refrigeração e funções de controlo da temperatura, além de mecanismos de proteção contra cargas mecânicas, térmicas e elétricas.

A integração destas funções poderá reduzir o número de componentes adicionais, etapas de montagem, elementos de união e interfaces. Aliada à modularização dos invólucros, esta abordagem será analisada como um possível fator para reduzir os custos do sistema, diminuir o peso e avaliar a industrialização de soluções destinadas a camiões, autocarros e veículos fora de estrada.

“O desafio não é provar o potencial geral das caixas de bateria à base de plástico. A questão decisiva é agora saber como permitir uma expansão económica para camiões, autocarros e veículos fora de estrada, apesar de os volumes por modelo serem significativamente inferiores aos do setor dos automóveis de passageiros”, afirma Philipp Fröhlig, head of industrial services da AZL Aachen GmbH.

Segundo o responsável, a modularização é o principal fator para ultrapassar este desafio. A análise sistemática dos requisitos de diferentes tipos e modelos de veículos e fabricantes deverá permitir desenvolver conceitos reutilizáveis de invólucros, nos quais os processos altamente automatizados e a integração funcional possam explorar de forma mais eficaz as suas vantagens económicas.

O Joint Partner Project vai combinar a análise dos requisitos de mercado, dos veículos e de segurança com conceitos de referência modulares, avaliações baseadas em CAE, um estudo comparativo das tecnologias de fabrico, um mapa de conformidade regulamentar e um roteiro de industrialização.

O objetivo não é analisar componentes de forma isolada, mas determinar em que condições as soluções à base de plástico podem funcionar como plataformas economicamente viáveis para caixas de bateria e invólucros de sistemas de baterias destinados a veículos comerciais. A análise terá também em conta as diferenças entre os requisitos dos vários tipos de veículos.

A iniciativa destina-se a fabricantes de camiões, autocarros e veículos fora de estrada, fornecedores de sistemas de baterias e empresas das áreas dos materiais, produtos semiacabados, processamento, moldes e máquinas.

Para os fabricantes de veículos que utilizam atualmente soluções em aço ou alumínio, o projeto pretende constituir uma forma de avaliar o potencial adicional dos plásticos em áreas como custos de fabrico, peso, integração funcional e escalabilidade das plataformas, sem partir do pressuposto de que as soluções existentes terão de ser substituídas.

Os fornecedores de sistemas de baterias podem, por sua vez, analisar de que forma conceitos modulares podem reduzir adaptações específicas para cada cliente, agrupar esforços de desenvolvimento e facilitar a transferência para diferentes plataformas de veículos. Para os fornecedores de materiais, produtos semiacabados, tecnologias de processamento, moldes e máquinas, o projeto deverá permitir antecipar requisitos, custos-alvo, potenciais volumes, processos de fabrico, níveis de automatização e funções de integração associados a futuras plataformas de invólucros de baterias.

Entre os resultados previstos encontram-se uma matriz de requisitos validada para os principais segmentos abrangidos, uma definição do sistema modular com mapa de características comuns e entre três e cinco conceitos de referência modulares validados através de CAE.

Estão ainda previstos um estudo comparativo das tecnologias de fabrico, com análise de processos economicamente eficientes, um mapa de conformidade regulamentar, um caso de negócio quantificado, incluindo o ponto de equilíbrio, o custo unitário e a avaliação de CO2, e um roteiro de industrialização para processos, moldes e cadeias de abastecimento.