Aligeramiento con insertos PEM®: Aumento de la eficiencia de los vehículos eléctricos mediante uniones más resistentes y ligeras

Lightweighting PEM Fasteners

Con la evolución de los vehículos eléctricos (VE), los fabricantes de automóviles se centran cada vez más en el aligeramiento, es decir, en reducir el peso de un vehículo sin comprometer su resistencia. Los vehículos más ligeros no sólo mejoran la eficiencia y amplían la autonomía de las baterías, sino que también contribuyen al impulso general hacia la sostenibilidad. Un área de especial interés es el cambio de los materiales tradicionales, más pesados, a alternativas más ligeras y resistentes, como el acero delgado de alta resistencia y las aleaciones de aluminio. Sin embargo, conseguir uniones roscadas fuertes y seguras en estos materiales puede ser todo un reto. Aquí es donde entran en juego los insertos PEM®, que ofrecen soluciones eficaces para aligerar el peso y mantener al mismo tiempo la integridad estructural necesaria para las aplicaciones de VE de alto rendimiento.

Los retos tradicionales de las uniones mecánicas y la necesidad de aligerarlas

Tradicionalmente, los componentes como los soportes de los asientos de los automóviles se fabrican con acero estampado, que proporciona durabilidad pero puede ser muy pesado. El peso de estos materiales se acumula, lo que repercute en el rendimiento y la autonomía de los vehículos eléctricos. La tendencia del sector a utilizar aleaciones de acero o aluminio más delgados y de alta resistencia a la tracción resuelve estos problemas de peso, pero plantea un nuevo reto: crear uniones mecánicas seguras en materiales más delgados, manteniendo al mismo tiempo conexiones roscadas resistentes.

Por ejemplo, sustituir un soporte fabricado previamente con acero estándar por acero delgado de alta resistencia o una aleación de aluminio puede reducir el peso, pero requiere un enfoque alternativo para el roscado. Estos materiales no pueden roscarse de la forma tradicional sin poner en peligro su resistencia o desgaste.

Insertos PEM®: Permiten aligerar con uniones mecánicas resistentes

Los insertos PEM®, en concreto las tuercas S™ y otras opciones de auto clinchado, permiten crear uniones roscadas robustas en materiales delgados y ligeros. Estos insertos se integran directamente en láminas delgadas, como acero de alta resistencia y aleaciones de aluminio, proporcionando una rosca fuerte y confiable sin necesidad de material grueso. Exploremos las ventajas de utilizar insertos PEM® en la fabricación de vehículos eléctricos:

Compatibilidad con aceros delgados de alta resistencia: los aceros de alta resistencia, como los de 700 MPa, se están popularizando en la fabricación de VE por su relación resistencia-peso. Sin embargo, el roscado directo en estos aceros delgados puede resultar difícil y menos confiable. Con las tuercas en S auto clinchadas de PEM®, los fabricantes pueden conseguir la resistencia necesaria de la rosca sin aumentar el volumen ni comprometer la integridad del material.

Mayor resistencia en aleaciones de aluminio: Las aleaciones de aluminio son otro de los materiales preferidos para el aligeramiento, ya que ofrecen un ahorro sustancial de peso con respecto al acero. Sin embargo, tradicionalmente no retienen las roscas con tanta eficacia como el acero. Los insertos PEM® resuelven este problema incrustando una fuerte conexión roscada directamente en el aluminio. Esto permite a los ingenieros incorporar con confianza el aluminio en lugares donde las conexiones roscadas fuertes son esenciales, como los soportes de asiento, sin arriesgarse a un fallo estructural.

Ventajas estructurales de los materiales delgados corrugados y plegados: Para componentes que requieren una integridad estructural adicional, el acero delgado de alta resistencia puede plegarse en formas corrugadas, aumentando significativamente su capacidad de carga. El uso de insertos PEM® en estos materiales corrugados garantiza que las roscas permanezcan duraderas y seguras, incluso en aplicaciones con grandes exigencias de tensión.

Aplicaciones prácticas en VE: Desde soportes de asientos hasta carcasas de baterías

En la fabricación de VE, el uso de los insertos PEM® va más allá de los soportes y las uniones. Estas son algunas aplicaciones clave en las que los insertos PEM® permiten aligerar el peso:

Soportes de asiento: Al integrar los insertos PEM® en soportes de acero o aluminio más delgados y resistentes, los fabricantes pueden reducir el peso de las estructuras de los asientos sin comprometer la seguridad o el confort de los pasajeros. La capacidad de crear roscas seguras en estos materiales más ligeros es crucial para mantener la integridad estructural de los conjuntos de asientos, que sufren tensiones considerables. Carcasas y compartimentos de baterías: Las carcasas de las baterías requieren materiales que puedan resistir la tensión y proteger el paquete de baterías en caso de accidente. Los insertos PEM® permiten realizar uniones mecánicas fuertes en materiales ligeros, lo que reduce el peso de la carcasa de la batería y mejora la eficiencia general del vehículo eléctrico.

Chasis y componentes estructurales: En las zonas donde se requiere una gran resistencia a la tracción, el acero delgado con insertos PEM® ofrece una alternativa resistente y ligera a los materiales más gruesos. Esta combinación garantiza una estructura robusta sin añadir volumen innecesario.

Ventajas del uso de insertos PEM® para aligerar el peso

Reducción del peso: Los insertos PEM® permiten reducir el peso total del vehículo, lo que se traduce directamente en una mayor eficiencia de la batería y una mayor autonomía. El uso de insertos PEM® en lugar de las roscas tradicionales en materiales más gruesos permite a los ingenieros pasar a materiales delgados y ligeros sin sacrificar la resistencia de la rosca.

Mayor flexibilidad de materiales: Con los insertos PEM®, los fabricantes tienen más libertad para elegir los materiales en función del peso y la resistencia en lugar de la compatibilidad con las roscas tradicionales. Esto abre nuevas posibilidades para diseños innovadores en aligeramiento sin las limitaciones del roscado y el aterrajado.

Seguridad y durabilidad mejoradas: Los insertos PEM® están diseñados para proporcionar una sujeción segura y duradera, lo que es especialmente importante en los vehículos eléctricos, donde los componentes deben soportar altos niveles de vibración y tensión. Esta durabilidad contribuye a la seguridad general del vehículo y reduce las necesidades de mantenimiento a lo largo del tiempo.

Conclusión: Los insertos PEM® facilitan el aligeramiento de los vehículos eléctricos

Los fabricantes de vehículos eléctricos siguen dando prioridad al aligeramiento para mejorar la autonomía y la eficiencia, y los insertos PEM® desempeñan un papel fundamental en este cambio. Al facilitar uniones mecánicas fuertes en aceros delgados de alta resistencia y aleaciones ligeras de aluminio, estos insertos abren un nuevo potencial para diseños avanzados y ligeros de vehículos eléctricos. En un mundo en el que cada gramo cuenta, los insertos PEM® ayudan a los ingenieros automotrices a lograr el equilibrio perfecto entre durabilidad, ahorro de peso y rendimiento. El resultado es un vehículo eléctrico más inteligente, ligero y eficiente, listo para satisfacer las demandas de la próxima generación de transporte sostenible.

Para obtener más información sobre cómo nuestras soluciones especializadas pueden beneficiar a tus aplicaciones de VE, ponte en contacto con nosotros en PennEngineering®. Conduzcamos juntos hacia el futuro de los vehículos eléctricos.

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