近日，由德聯邦巴登-符騰堡州的科學、研究和藝術部以及SIMUTENCE公司資助的輕量化科研專案“VirtualSMC”正式開展。該專案旨在透過簡化的模擬方法，為片狀模塑膠（SMC）開發出一種適用於工業化應用的數字化工藝流程模型。該專案由德國卡爾斯魯厄理工學院（簡稱KIT）的車輛系統技術研究所（簡稱FAST）主導，ACTC透過提供一款SMC電池包的設計，支援此專案的開發、驗證和最終的成品展示。該專案已於2020年3月開始，為期一年半。
片狀模塑膠（SMC）是一種纖維增強的熱固性材料，與常規的複合材料相比，其可定製化的材料體系和製造工藝極大地提高了纖維增強複合材料工業級應用的潛力，這種趨勢在新能源電動汽車（BEV）的電池包上尤其明顯。SMC設計自由度很高，材料成本較低，種種優勢已經體現在各類研究機構及廠家的多種輕量化解決方案中。
為了充分利用SMC輕量化解決方案的潛力，採用合適的模擬設計和最佳化方法是必不可少的。與此同時，製造過程會顯著影響產品中纖維取向等結構，進而影響產品的效能。因此，有效的模擬設計還需要一個對實際製造過程的數字化對映系統（digital twin），也需要一個虛擬的工藝過程鏈，這可以為後續的進一步模擬方法，如翹曲變形模擬、結構模擬等保留製造過程對於產品效能的影響。不過，之前的學術模型過於複雜，導致無法生成有效的材料卡片用於工業化產品的結構模擬當中。而且，他們還沒有足夠成熟的技術來清晰描繪不同的工藝製造過程來滿足最小精度和最大數值效率的要求。
VirtualSMC專案將彌補以上諸多侷限，透過簡化的模擬方法，為SMC輕量化解決方案建立高效的工藝流程模擬設計，推動SMC材料的大規模工業化應用。
Virtual Process Chain
圖片來源：KIT-FAST
作為該專案演示部件的電池包，由ACTC研發團隊自主研發並使用SMC模壓& PCM混合成型工藝試製而成，950 x 570 x 280mm的尺寸條件下重量不到5kg。產品透過複雜和精密的模具設計實現了SMC模壓和PCM模壓混合成型，並內嵌了金屬件，無需額外膠結金屬件，提升了連線部位的強度。這種新型的工藝為新的產品設計提供了思路，也將在“VirtualSMC”專案中，為高效數字化模擬設計的驗證提供支撐。
BEV SMC電池包