Tecnologias da TOX para a revolução energética: Criando conexões perfeitas

O setor automotivo está mudando. A partir de 2035, nenhum carro novo movido a diesel ou gasolina será mais licenciado na Europa. A mobilidade elétrica é um componente crucial para uma imagem de tráfego sustentável e favorável ao clima. Isso significa que o número de veículos eletrificados já está aumentando. Os fabricantes de automóveis precisam desenvolver novos acionamentos e, portanto, sistemas de armazenamento de energia e, ao mesmo tempo, projetá-los para que sejam mais eficientes.

Os sistemas de armazenamento compreendem células de bateria, que são integradas em conjuntos de baterias e são um componente crucial que contribui para o sucesso da eletromobilidade. As células de combustível como conversor de energia fornecem energia limpa e neutra para o clima para os motores elétricos. Elas convertem o hidrogênio do tanque e o oxigênio do ar em eletricidade. Como os gases de efeito estufa podem ser reduzidos com o hidrogênio, esses motores já são um farol de esperança na revolução energética há algum tempo.

O hidrogênio verde e seus produtos derivados são particularmente favoráveis ao meio ambiente. A eletricidade é gerada a partir de energias renováveis, por exemplo, da luz solar. Para isso, são necessárias células solares de alto desempenho. O hidrogênio verde é produzido em plantas de eletrólise, que dividem a água em seus componentes, hidrogênio e oxigênio. "Nossas tecnologias apoiam a fabricação e a montagem das células solares e dos componentes eletrônicos", diz Frank Ortmann, gerente de desenvolvimento de negócios da TOX PRESSOTECHNIK. "Mas também fornecemos soluções técnicas para a produção de células e pacotes de baterias, células e sistemas de combustível, células eletrolíticas e eletrolisadores." Para Ortmann e seus colegas, o foco está na conexão das chapas metálicas usadas de forma que os requisitos elétricos e mecânicos sejam atendidos e as falhas sejam evitadas durante toda a vida útil.

As exigências estão crescendo. A função de longo prazo dos conjuntos de baterias depende essencialmente da proteção mecânica, da distribuição de energia e das células da bateria. As demandas de densidade de corrente, temperatura de operação, pressão dentro da célula e tamanho da pilha para as células de combustível operadas por hidrogênio estão aumentando. Os módulos para as células solares agora podem ser produzidos de forma totalmente automática e em grandes quantidades para atender à enorme demanda. "Além disso, é necessária uma produção cada vez mais econômica", diz Ortmann. "Isso se aplica a pequenas séries com um grande número de etapas de processo manual, bem como à produção em série automatizada."

A tecnologia de clinching faz parte dos processos de união, por exemplo. Ela é usada por empresas para unir chapas metálicas de diferentes resistências ou diferentes materiais, incluindo também adesivos ou outras camadas intermediárias. Em aplicações industriais, o clinching é adequado para espessuras de chapa metálica simples de 0,1 milímetro até uma espessura total de camada de 12 milímetros e uma resistência à tração de até 800 Newton por milímetro quadrado. Nesse procedimento, punções e matrizes formam materiais dúcteis, resultando em uma conexão firme, inseparável, de travamento positivo e de atrito, semelhante a um botão de pressão. Como a zona da junta não é afetada termicamente, as propriedades dos materiais não mudam nem há distorção.

Com conexões para aplicações de transmissão de energia, como trilhos de energia para sistemas de células de combustível, conectores de células de bateria e células de bateria sensíveis ao calor, os fabricantes usam o TOX eClinching. Aqui, conexões elétricas duráveis garantem vários microcontatos metálicos. Esses processos de formação não precisam de nenhum elemento. Isso permite que eles atinjam uma resistência dinâmica maior durante toda a vida útil, em comparação com o ponto de solda. As conexões são à prova de gás e líquido. Isso resulta em alta resistência à corrosão. Além disso, é possível unir materiais revestidos e diferentes resistências de materiais. Mais vantagens: o clinching ou eClinching acarreta custos muito menores e uma redução significativa da emissão de CO2 em comparação com os procedimentos de soldagem convencionais.

Além da união sem elemento, há também tecnologias de união com ferramentas auxiliares, como rebitagem ou encaixe por pressão de elementos funcionais. "Ambas as tecnologias garantem que os componentes da carcaça de um conjunto de baterias, por exemplo, como bandeja, tampa, travessa e outros elementos estruturais, sejam unidos de forma segura e durável", diz o Sr. Ortmann. Dependendo do projeto, mais de 100 pontos de conexão podem ser necessários para isso. Eles podem ser projetados como conexões separáveis ou inseparáveis à prova de gás e líquido, para evitar corrosão ou liberação de gases. Se a estanqueidade a gases e líquidos do suporte da bateria também precisar ser garantida se, por exemplo, o parafuso de aterramento for arrancado devido a um acidente ou a uma carga mecânica excessiva, a TOX oferece parafusos com rebites. Isso pode ser usado também para fixar uma placa de resfriamento de forma confiável e próxima ao suporte da bateria.

Para a produção de células de bateria, eletrolisadores e células de combustível, a TOX fornece o sistema de servo prensa eletromecânica TOX ElectricDrive Core. Ele consiste no acionamento eletromecânico ElectricPowerDrive, um controlador com controle integrado e software inteligente. Ele é adequado, entre outros, para moldagem, prensagem, puncionamento, estampagem, bem como para a conexão eletricamente condutiva de chapas metálicas por meio do eClinching. "Podemos adaptar o sistema à respectiva tarefa de forma modular e configurá-lo", diz o Sr. Ortmann.

O software é intuitivo para o usuário. Ele é compatível com o Industry 4.0 e possui monitoramento de processo livremente configurável e detecta um número incorreto de placas bipolares, por exemplo, em uma pilha de eletrólise ou célula de combustível. O programa monitora continuamente o processo de prensagem e atribui os parâmetros de processo relevantes às pilhas individuais. O Sr. Ortmann acrescenta: "Nosso sistema de prensa permite a prensagem de pilhas com forças de até 1.000 Newton e a manutenção ou reajuste de forças definidas durante o processo de ajuste por longos períodos."