Il progetto MUST punta a sviluppare strutture multifunzionali e leggere in materiali compositi per integrare pacchi batteria direttamente nel telaio, grazie a stampa 3D avanzata e tecniche produttive innovative.
Nelle auto elettriche le batterie sono integrate principalmente nel pianale del veicolo. Non è l’unica soluzione possibile, ma è la più diffusa. Posizionare la batteria nel pianale abbassa il baricentro dell’auto, migliorandone la stabilità. Libera spazio nell’abitacolo ed allo stesso tempo protegge da urti, in caso di incidenti. Si può fare di meglio? Sì come mostra ENEA impegnata a realizzare nuove strutture multifunzionali per pacchi batteria e celle integrati direttamente nel telaio. Si chiama MUST, il progetto da 4 milioni di euro, finanziato dal ministero delle Imprese e del Made in Italy, a cui partecipano anche due aziende (Aerosoft e ATM).
Materiali compositi avanzati per alleggerire i veicoli
L’idea alla base del progetto è di utilizzare materiali a matrice plastica, rinforzati con fibre inorganiche, come carbonio e vetro, le cui proprietà permettono di realizzare manufatti molto leggeri e resistenti, già utilizzati in ambito aeronautico e automobilistico. L’idea alla base di MUST è utilizzare materiali a matrice plastica rinforzati con fibre inorganiche, come carbonio e vetro, già ampiamente impiegati nei settori aeronautico e automobilistico per la loro combinazione di leggerezza, resistenza e stabilità meccanica.
Il carbonio, in particolare, permette di ridurre significativamente il peso dei veicoli, migliorando stabilità, precisione di guida, efficienza e autonomia. Inoltre resiste molto bene a vibrazioni, fatica e corrosione, caratteristiche fondamentali per componenti sottoposti a sollecitazioni continue. I limiti principali restano il costo elevato e la complessità produttiva, che richiedono tecnologie avanzate per essere superati.
Batteria auto elettrica: uso della stampa 3D
“La sfida tecnologica di primaria importanza per ottenere veicoli sempre più performanti sarà quella di stampare in 3D materiali compositi di nuova generazione per realizzare strutture complesse, ma anche più leggere a parità di requisiti strutturali”, commenta il responsabile del progetto per ENEA, Sergio Galvagno, ricercatore del Laboratorio Componenti e sistemi intelligenti per la manifattura sostenibile presso il Dipartimento Sostenibilità.
Strutture alleggerite e nuove tecnologie produttive
A proposito dello sviluppo della batteria per auto elettrica, il responsabile Enea ha spiegato anche che con la stampa 3D si sperimenterà la realizzazione di componenti automobilistici e svilupperanno attività di recupero e riuso di scarti di compositi rinforzati con fibre di carbonio, così da contribuire alla chiusura del ciclo produttivo. Ha aggiunto inoltre che, per migliorare la sostenibilità ambientale ed economica del settore, ENEA valuterà i potenziali impatti ambientali associati all’implementazione di tali processi.
“Per il progetto MUST ci occuperemo, in sinergia con i partner, della progettazione strutturale dei prototipi contenitori batterie e investigheremo i processi innovativi di presso-termoformatura con materiali compositi termoplastici con e senza fibra per consentire progressi tecnologici di processo e prodotto”, spiega il responsabile scientifico del progetto MUST Giorgio Fusco, responsabile tecnico R&D di Aerosoft, azienda italiana che progetta e produce da decenni componenti con materiali compositi per i settori aerospazio, automotive, navale e ferroviario. Per Fusco “le ultime generazioni di batterie sono ancora particolarmente pesanti, pertanto il trade off con le strutture portanti del veicolo diventa sempre più il focus dei costruttori”.
Ottimizzazione della batteria per auto elettrica
Le strutture alveolari – usate per rendere un componente leggero, ma molto resistente – saranno progettate e costruite in modo tale da offrire una rigidezza torsionale — cioè la capacità di resistere a deformazioni dovute a torsione — pari o superiore a quella delle strutture oggi in uso nei veicoli.
Inoltre, verranno adottate nuove tecnologie di produzione, nuovi sistemi di giunzione dei materiali e strumenti avanzati di ingegneria computazionale per progettare e ottimizzare lo spazio destinato al pacco batterie. L’obiettivo è creare una struttura più efficiente, resistente e adeguata alle esigenze dei veicoli elettrici moderni.
