Las cintas adhesivas juegan 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 para interiores de automóviles dependen de adhesivos sensibles a la presión, incluidas pantallas, espejos y asientos. Ilustración cortesía de Avery Dennison Performance Tapes

Este papel tisú de doble capa con un acrílico de bajo VOC de alto rendimiento es ideal para adherir espumas de poliéster uretano, poliéter uretano y 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 experimentando 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 la batería.

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

Específicamente, los vehículos eléctricos se están desarrollando con más sensores y cámaras para respaldar los 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 más opciones a los conductores y pasajeros.

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

No es sorprendente que estos cambios presenten una gran cantidad 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 en la actualidad está creando oportunidades para aprovechar la fuerza, 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 el rango de conducción, reducir los tiempos de carga, reducir los costos y garantizar la seguridad. Las cintas adhesivas pueden ayudar a lograr estos objetivos al reducir la inflamabilidad, aumentar la resistencia dieléctrica y optimizar el diseño y el ensamblaje.

La seguridad es la prioridad número 1 de los fabricantes de baterías y sus clientes. Los problemas de inflamabilidad con las baterías de iones de litio pueden poner en peligro a los conductores, provocar retiros costosos y erosionar la confianza del consumidor en los vehículos eléctricos.

La cinta diseñada específicamente para baterías EV, como las tecnologías a base de acrílico, caucho y silicona, brinda protección contra el desbordamiento térmico, lo que permite que los compuestos y materiales cumplan con UL 94 V-0 y otros requisitos de llama. Estos productos ofrecen la flexibilidad de trabajar con todo tipo de células y una amplia gama de materiales.

Las cintas adhesivas también pueden admitir materiales de interfaz térmica (TIM) que facilitan la transferencia de calor entre los componentes de los conjuntos de baterías de vehículos eléctricos. Múltiples adhesivos para TIM adheridos a disipadores de calor o materiales de placa enfriadora ayudan con el enfriamiento de celdas y módulos 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 que no sean de silicona; y adhesivos ignífugos.

Las cintas adhesivas también se utilizan para la unión de celda a celda, juntas, almohadillas de compresión y aislamiento eléctrico. En las aplicaciones de unión celular, 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 para el montaje y opción de unión al mismo tiempo.

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

Las celdas individuales prismáticas y de bolsa en los paquetes de baterías EV requieren protección contra impactos y movimientos. Las celdas de la bolsa también pueden hincharse durante la carga y la 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 ignífugas y dieléctricas pueden agregar funcionalidad en esta aplicación cuando hay requisitos eléctricos o de llama

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 de refrigeración 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 la celda.

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 usa en vehículos en aplicaciones de zumbidos, chirridos y traqueteos y se está aplicando, junto con otros materiales, en lugares donde antes no se requerían.

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 a menudo se encuentran en lugares como parachoques y espejos externos 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 resistir las condiciones que experimentan los vehículos que operan en una variedad de climas. También se pueden usar para ayudar a proteger las cámaras y los sensores de factores que degradan el rendimiento y provocan fallas, como la acumulación de hielo y nieve, la interferencia electromagnética (EMI), el polvo y las vibraciones.

Las cintas adhesivas de espuma de polietileno (PE) de doble capa y espuma acrílica, por ejemplo, brindan una alternativa rentable a los sujetadores mecánicos para montaje, sellado y amortiguación. Al unir 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 detección.

Además, las cintas PSA pueden optimizar la compatibilidad electromagnética de los dispositivos ADAS. Las configuraciones de espuma conductora y cinta de goma se pueden utilizar como una alternativa EMI que proporciona propiedades de sellado y relleno de huecos. Las láminas, películas metalizadas y telas también se pueden usar para blindaje EMI.

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

Los componentes electrónicos rígidos pueden usar cintas de fibra o espuma de doble cara entre los componentes para absorber vibraciones, amortiguar impactos, llenar espacios y mitigar zumbidos, chirridos y traqueteos. Estas cintas crean fuertes lazos 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, Gerente de Desarrollo Comercial, Movilidad Eléctrica y Automoción, Avery Dennison Performance Tapes