Tập đoàn Volkswagen tại Mỹ (VWGoA) tập trung đầu tư vào lĩnh vực nghiên cứu chiến lược trong các đơn vị công nghệ chuyên dụng trên toàn quốc, đồng thời tham gia các dự án R&D công nghệ đổi mới với các trường đại học và viện nghiên cứu liên bang. Một đơn vị chủ chốt tại Tennessee, Trung tâm Đổi mới của Volkswagen tại Knoxville đang đẩy mạnh nghiên cứu khoa học vật liệu ứng dụng với sự hợp tác chặt chẽ của Đại học Tennessee (UT) và Phòng thí nghiệm Quốc gia Oakridge (ORNL). Tại cơ sở này, các nhóm kỹ sư nghiên cứu tích hợp đang kiến tạo những đột phá trong vật liệu tổng hợp nhẹ dành cho ô tô, vật liệu nội thất có thể tái chế và sạc không dây cho xe điện (EV).

Pablo Di Si, Chủ tịch kiêm Giám đốc điều hành của Tập đoàn Volkswagen Mỹ trong cuộc phỏng vấn với Electrek cho biết: “Chúng tôi đang thúc đẩy đổi mới trong lĩnh vực xe điện và đóng góp vào quá trình giao thông vận tải bền vững ở Mỹ, tập trung vào những nghiên cứu mang tính đổi mới nhất về ô tô điện, đang được thực hiện tại quốc gia này. “Các nhóm công nghệ của chúng tôi ở Tennessee là một ví dụ điển hình. Tại Trung tâm này, chúng tôi đang khai thác sự sáng tạo của người Mỹ, được hình thành từ sự kết hợp độc đáo giữa nghiên cứu học thuật tầm cỡ thế giới và năng lực dẫn đầu ngành ô tô của Volkswagen.”

Được thành lập vào năm 2020, Trung tâm Đổi mới của Volkswagen đặt trong khuôn viên Công viên Nghiên cứu của Đại học Tennessee tại Trang trại Cherokee ở Knoxville, trong khu vực được gọi là “Thung lũng Vật liệu” do tập trung nhiều cơ sở nghiên cứu. Trong đó có ORNL mà VWGoA đã thiết lập sự hợp tác nghiên cứu chặt chẽ. Các nhà khoa học Volkswagen, giảng viên và nghiên cứu sinh TS thuộc UT, các nhà khoa học ORNL cùng kết hợp nghiên cứu, phát triển những đổi mới vật liệu ứng dụng.

CEO Di Si nói thêm: “Tập trung trí tuệ về kiến ​​thức công nghệ tại Mỹ là một phần trong chiến lược tăng trưởng của Volkswagen, yếu tố sống còn để đảm bảo nguồn cung ứng và phát triển nhân tài.”

Ông Donde Plowman, Hiệu trưởng danh dự UT cho biết: “Trung tâm Đổi mới của Volkswagen là một ví dụ điển hình về những thành tựu khoa học và công nghệ, sẵn sàng cho ứng dụng ngành, có thể trực tiếp thương mại hóa khi các nhà khoa học và nhà nghiên cứu từ nhiều ngành và tổ chức cùng nhau ở một nơi. Kết hợp các đối tác như tập đoàn Volkswagen, Phòng thí nghiệm Quốc gia Oak Ridge và những công ty khởi nghiệp công nghệ hàng đầu trong ngành khác tập trung tại Công viên Nghiên cứu của UT, chúng ta đã tạo ra một hệ sinh thái đổi mới công nghệ thịnh vượng.”

Những thành tựu khoa học đạt được của Trung tâm đổi mới Volkswagen:

Tối ưu hóa cấu trúc vật liệu bằng Trí tuệ Nhân tạo (AI) nhằm tăng phạm vi hoạt động của EV.

Các nhà khoa học của Volkswagen đang nghiên cứu cấu trúc vật liệu mới nhằm giảm trọng lượng xe, tăng phạm vi hoạt động của EV. Trong nghiên cứu thử nghiệm đầu tiên, nhóm nhà khoa học đã lựa chọn khung thép chứa bộ pin EV và bảo vệ chống lại các tác động vật lý mà mục tiêu đổi mới công nghệ.

Cấu trúc vật liệu mới được tối ưu hóa bằng trí tuệ nhân tạo

Sử dụng một thuật toán học sâu Trí tuệ Nhân tạo (AI) với hàng triệu tham số trên cụm máy tính hiệu năng cao của UT, nhóm nghiên cứu các nhà khoa học phát triển một cấu trúc vật liệu lặp lại dạng mô-đun có hình kim tự tháp nhỏ. Cấu trúc này có thể được in 3D từ nhựa lỏng, có thể giữ được một khối lượng lớp 30.000 lần trọng lượng 0,15lbs (68g) của vật liệu. Khung mới được chế tạo nhẹ hơn tới 60% các khung thép thông thường. Những thử nghiệm độ bền Hardcore cho thấy vật liệu vượt xa khung thép về khả năng hấp thụ năng lượng xung kích, có thể là vật liệu thay thế nhẹ nhưng cực kỳ chắc chắn.

Vật liệu làm từ giấy để thiết kế nội thất xe ô tô

Vật liệu làm từ giấy cho các bộ phận bên trong xe có thể tái chế

Nhóm nghiên cứu tại Trung tâm Carbon tái tạo của UT đang phát triển những loại vật liệu thay thế có thể tái chế cho các bộ phận và những tấm nhựa trong nội thất xe EV. Trọng tâm của nghiên cứu là vật liệu giấy. Nhóm nhà khoa học đã được cấp bằng sáng chế cho một phương pháp tạo hình trước và ép nóng nhựa nhiệt dẻo, gia cường bằng sợi cellulose, chế tạo các bộ phận nội thất trong xe với độ bền cao nhưng thân thiện với môi trường.

Những vật liệu tổng hợp làm từ giấy này không chỉ có thể tái chế mà còn có thể biến đổi thành nhiều hình dạng và kích cỡ nội thất khác nhau, bao gồm cả những tùy chọn cho vật liệu đèn nền và ánh sáng xung quanh. Nhóm nhà khoa học cũng đổi mới những kỹ thuật chế tạo, tăng cường thêm các họa tiết và màu sắc khác nhau vào vật liệu, giúp các nhà thiết kế nội thất xe phát huy triệt để sự linh hoạt của màu sắc và tính tự do sáng tạo.

Thương hiệu Volkswagen đang xem xét những khả năng để chế tạo các bộ phận nội thất làm từ giấy, lắp đặt vào các dòng xe trong tương lai và hỗ trợ phát triển sản xuất quy mô công nghiệp những bộ phận này.

Vật liệu tổng hợp sợi mới cho các bộ phận hạng nhẹ của EV

Nhóm kỹ sư Volkswagen với UT để chế tạo các câu nâng của Volkswagen Atlas MY2020, sử dụng hợp chất đúc tấm (SMC), một loại nhựa được gia cường bằng sợi thủy tinh. Cầu nâng mới được chế tạo nhẹ hơn 13 pound (5,8 kg) so với phiên bản làm bằng kim loại thông thường; giảm trọng lượng thiết bị hơn 35%, giúp tăng phạm vi hoạt động của xe điện và xe chạy pin nhiên liệu. Đồng thời cầu nâng composite thay thế có thể nâng được những tải trọng có khối lượng lớn và không cần thay đổi trình tự lắp ráp so với những phiên bản thép thông thường.

Vật liệu tổng hợp sợi cho các bộ phận xe trọng lượng nhẹ

Những nghiên cứu mang tính đột phá của nhóm đã được ứng dụng vào sản xuất xe. Bentley và Lamborghini đã áp dụng những vật liệu mới và quy trình đúc đổi mới các bộ phận cho dòng xe Bentley Continental và Lamborghini Aventador. Nhóm nhà khoa học Knoxville cũng khởi động dự án nghiên cứu, khám phá những tùy chọn nhẹ cho khung gầm xe bán tải và các bộ phận đòi hỏi độ bền cao.

Nhom nghiên cứu của Volkswagen và UT tiếp tục tinh chỉnh các quy trình đúc đổi mới, những giải pháp tối ưu hóa các tùy chọn về độ bền, chất lượng và cấu trúc các bộ phận theo thiết kế. Một biện pháp cụ thể là tối ưu hóa giao diện ma trận sợi, một quy trình được gọi là “định cỡ”, tạo ra lớp phủ mịn nhất, bền nhất có thể của sợi thủy tinh.

Hệ thống sạc EV không dây công suất cao mới

Nhóm nghiên cứu đổi mới của Volkswagen đã được cấp bằng sáng chế cho thiết kế cuộn dây và đế sạc không dây độc đáo bằng vật liệu silicon-cacbua, tối ưu hóa tốc độ sạc và cấp độ an toàn. Mục tiêu của nghiên cứu là khiến quy trình sạc EV trở thành dễ dàng và thoải mái như việc đưa xe vào một ga ra thông thường.

 Phát triển hệ thống sạc không dây silicon - cacbua. Ảnh Volkswagen Mỹ.

Trong những thử nghiệm ban đầu với biến tần silicon-cacbua, nguyên mẫu hệ thống sạc không dây cho thấy hiệu quả cao. Kết hợp giữa chuyên môn sâu của Volkswagen về thiết bị điện tử công suất xe, công nghệ sạc không dây công suất cao của ORNL và kiến ​​thức chuyên sâu về tối ưu hóa điện tử công suất của UT, trong nguyên mẫu sạc không dây đầu tiên này, nhóm nghiên cứu đã thành công tăng công suất sạc lên tới 120 kW so với nguyên mẫu 6,6 kW trước đó. Nhóm nghiên cứu đặt mục tiêu chế tạo mẫu thiết bị sạc không dây có công suất lên đến 300 kW trong tương lai gần.

Với những kết quả đạt được, Trung tâm Đổi mới Knoxville của Volkswagen đang đóng góp tích cực vào hệ sinh thái đổi mới của Tập đoàn Volkswagen toàn cầu, phối hợp với các trung tâm đổi mới ở Belmont, California; Wolfsburg, Đức, Bắc Kinh, Trung Quốc  cùng với các trung tâm ở Singapore, Tel Aviv, Israel và Tokyo Nhật Bản.

Trịnh Thái Bằng

Nguồn: VietTimes