Las cintas adhesivas desempeñan un papel importante en el montaje de vehículos eléctricos

Los adhesivos sensibles a la presión se utilizan en una variedad de aplicaciones de ensamblaje de vehículos eléctricos. Foto cortesía de Mercedes-Benz AG

Las cintas adhesivas pueden optimizar los paquetes de baterías al reducir la inflamabilidad y aumentar la rigidez dieléctrica. Ilustración cortesía de Avery Dennison Performance Tapes

Una variedad de aplicaciones interiores de automóviles dependen de adhesivos sensibles a la presión, incluidas pantallas, espejos y asientos. Ilustración cortesía de Avery Dennison Performance Tapes

Este tisú de doble capa con un acrílico de alto rendimiento y bajo VOC es ideal para unir poliéster uretano, poliéter uretano y espumas sin piel. Las aplicaciones típicas incluyen reposabrazos, fijación de alfombras, tela para pilares de puertas y aislamiento NVH. Foto cortesía de Avery Dennison Performance Tapes

Después de más de 100 años de evolución incremental, la industria automotriz está atravesando una transformación como nunca antes había experimentado. La fuerza impulsora detrás de esta revolución es el cambio de la combustión interna a la energía de baterías.

Esto por sí solo representaría un desafío enorme, pero va acompañado de otras iniciativas de electrificación que también afectan la forma en que se diseñan, fabrican y operan los vehículos.

Específicamente, se están desarrollando vehículos eléctricos con más sensores y cámaras para respaldar sistemas avanzados de asistencia al conductor (ADAS) que están acercando a la industria a una operación totalmente autónoma. También están llevando la información y el entretenimiento del vehículo al siguiente nivel con sistemas electrónicos que mejoran la comodidad y brindan a los conductores y pasajeros más opciones.

En conjunto, estas tendencias podrían llevar a que los vehículos futuros tengan más en común con nuestros teléfonos que los vehículos que conocemos hoy.

No sorprende que estos cambios presenten una serie de desafíos de diseño e ingeniería para los fabricantes y proveedores de automóviles. Las cintas adhesivas sensibles a la presión (PSA) se han utilizado en el segmento automotriz durante décadas y la transformación que se está produciendo hoy está creando oportunidades para aprovechar la resistencia, la versatilidad y la funcionalidad de estos productos para abordar este nuevo conjunto de desafíos.

Se están invirtiendo miles de millones de dólares para mejorar la autonomía, reducir los tiempos de carga, reducir los costes y garantizar la seguridad. Las cintas adhesivas pueden ayudar a lograr estos objetivos al reducir la inflamabilidad, aumentar la rigidez dieléctrica y optimizar el diseño y el ensamblaje.

La seguridad es la prioridad número uno de los fabricantes de baterías y sus clientes. Los problemas de inflamabilidad de las baterías de iones de litio pueden poner en peligro a los conductores, provocar costosas retiradas del mercado y erosionar la confianza de los consumidores en los vehículos eléctricos.

La cinta diseñada específicamente para baterías de vehículos eléctricos, como tecnologías acrílicas, de caucho y de silicona, brinda protección contra la fuga térmica, lo que permite que los compuestos y materiales cumplan con UL 94 V-0 y otros requisitos de llamas. Estos productos ofrecen la flexibilidad de trabajar con todo tipo de células y una amplia gama de materiales.

Las cintas adhesivas también pueden soportar materiales de interfaz térmica (TIM) que facilitan la transferencia de calor entre componentes en conjuntos de baterías de vehículos eléctricos. Múltiples adhesivos para TIM adheridos a disipadores de calor o materiales de placas enfriadoras ayudan con la refrigeración de módulos y celdas de batería.

Estos incluyen adhesivos de alta humectación para reducir la impedancia térmica entre los TIM y la fuente de calor; adhesivos a base de silicona que ofrecen una fuerte adhesión a los TIM de silicona; adhesivos acrílicos para materiales distintos de silicona; y adhesivos ignífugos.

Las cintas adhesivas también se utilizan para unir celda a celda, formar juntas, almohadillas de compresión y aislamiento eléctrico. En aplicaciones de unión de células, las cintas mejoran la eficiencia de fabricación al ofrecer una unión rápida y sencilla con una excelente integridad estructural. No requieren tiempo de curado, lo que proporciona una resistencia inmediata que les permite servir como ayuda de montaje y opción de unión simultáneamente.

Debido a su funcionalidad de un solo componente, eliminan la necesidad de mezclar boquillas y las preocupaciones sobre la vida útil que existen con otros adhesivos. En aplicaciones de juntas, las cintas duraderas de espuma acrílica activadas por calor ayudan a mantener un sello hermético entre la carcasa y la junta de goma.

Las celdas prismáticas y de bolsa individuales en los paquetes de baterías de vehículos eléctricos requieren protección contra impactos y movimientos. Las celdas de la bolsa también pueden hincharse durante la carga y descarga. Para ayudar a prevenir daños, los fabricantes de baterías utilizan espumas recubiertas con cinta PSA entre cada celda.

La capacidad de eliminar los tiempos de curado permite que la cinta cumpla una doble función. Las cintas retardantes de llama y dieléctricas pueden agregar funcionalidad en esta aplicación cuando existen requisitos eléctricos o de llamas.

Para el aislamiento eléctrico, se utilizan cintas de una o dos capas que incorporan películas dieléctricas para proteger los componentes sensibles de las baterías. Las cintas de una sola capa se pueden aplicar a materiales rígidos como placas frías de aluminio y otras estructuras metálicas. Las cintas de doble capa se pueden combinar con otros materiales, como almohadillas de compresión, para agregar aislamiento eléctrico a la protección de las celdas.

El uso de PSA para unir barras colectoras flexibles es otro ejemplo de la versatilidad de la cinta, ya que pueden proporcionar aislamiento y retardo de llama, además de unión.

La cinta adhesiva también se puede utilizar para abordar problemas relacionados con el ruido, la vibración y la aspereza (NVH). Los motores de combustión interna han enmascarado los ruidos de los vehículos que ahora se están convirtiendo en una molestia para los propietarios de vehículos eléctricos. La cinta ya se utiliza en todos los vehículos en aplicaciones de zumbidos, chirridos y traqueteos y se está aplicando, junto con otros materiales, en lugares donde antes no eran necesarias.

Se está integrando más tecnología ADAS en los vehículos eléctricos para mejorar la seguridad, la eficiencia y el rendimiento. Los componentes clave de estos sistemas suelen estar en lugares como parachoques y espejos exteriores donde están expuestos a una variedad de factores que pueden afectar el rendimiento y la confiabilidad del sistema.

Las cintas adhesivas son una buena solución para los componentes ADAS porque están diseñadas para soportar las condiciones que experimentan los vehículos que operan en una variedad de climas. También se pueden utilizar para ayudar a proteger cámaras y sensores de factores que degradan el rendimiento y causan fallas, como acumulación de hielo y nieve, interferencias electromagnéticas (EMI), polvo y vibraciones.

Las cintas adhesivas de espuma de polietileno (PE) de doble capa y de espuma acrílica, por ejemplo, proporcionan una alternativa rentable a los sujetadores mecánicos para montaje, sellado y amortiguación. Al unirlos con cinta PSA, los ingenieros pueden garantizar un montaje confiable, evitar que el polvo y el agua lleguen a los componentes eléctricos y reducir la vibración que puede afectar la visión y la sensación.

Además, las cintas PSA pueden optimizar la compatibilidad electromagnética de los dispositivos ADAS. Las configuraciones de cinta conductora de espuma y caucho se pueden utilizar como una alternativa EMI que proporciona propiedades de sellado y llenado de espacios. También se pueden utilizar láminas, películas metalizadas y tejidos para el blindaje EMI.

Para evitar la acumulación de hielo, se pueden unir películas calentadoras impresas flexibles a cámaras ADAS, lidar, radar y sensores ultrasónicos. Hay cintas adhesivas delgadas disponibles para unir películas calefactoras a componentes ADAS, y las cintas de espuma de PE pueden llenar los espacios entre componentes rígidos en esta aplicación. Estos productos también pueden admitir calentadores de circuito impreso flexibles que se utilizan para la detección sin intervención en los volantes.

Los componentes electrónicos rígidos pueden utilizar cintas de fibra o espuma de doble cara entre los componentes para absorber vibraciones, amortiguar impactos, llenar huecos y mitigar zumbidos, chirridos y traqueteos. Estas cintas crean uniones fuertes con sustratos densos de terpolímero de uretano y etileno propileno dieno que a menudo comprenden componentes ADAS montados en el exterior de los vehículos.

Max VanRaaphorst, director de desarrollo empresarial, movilidad eléctrica y automoción, Avery Dennison Performance Tapes