Am Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU entwickeln Forscher fortschrittliche Technologien zur Herstellung von Brennstoffzellenmotoren mit dem Ziel, deren schnelle und kostengünstige Serienproduktion zu ermöglichen.Dazu blicken die IWU-Forscher zunächst direkt ins Herz dieser Motoren und arbeiten an Möglichkeiten, Bipolarplatten aus dünnen Metallfolien herzustellen.Auf der Hannover Messe stellt das Fraunhofer IWU diese und weitere vielversprechende Forschungsaktivitäten im Bereich Brennstoffzellenmotoren mit dem Silberhummel-Rennwagen vor.
Wenn es um die Energiebereitstellung in Elektromotoren geht, sind Brennstoffzellen eine ideale Ergänzung zu Batterien, um die Reichweite zu erhöhen.Allerdings bleibt die Herstellung von Brennstoffzellen ein kostenintensiver Prozess, sodass es auf dem deutschen Markt noch relativ wenige Fahrzeugmodelle mit dieser Antriebstechnologie gibt.Jetzt arbeiten die Forscher des Fraunhofer IWU an einer kostengünstigeren Lösung: „Wir gehen ganzheitlich vor und betrachten alle Komponenten eines Brennstoffzellenmotors.“Das fängt bei der Bereitstellung von Wasserstoff an, betrifft die Auswahl der Materialien, die direkt an der Stromerzeugung in Brennstoffzellen beteiligt sind, und reicht bis zur Thermoregulation in der Zelle selbst und im Gesamtfahrzeug“, erklärt Sören Scheffler, Projektleiter bei Fraunhofer IWU in Chemnitz.
Im ersten Schritt konzentrieren sich die Forscher auf das Herzstück eines jeden Brennstoffzellenmotors: den „Stack“.Hier wird in mehreren gestapelten Zellen aus Bipolarplatten und Elektrolytmembranen Energie erzeugt.
„Wir erforschen, wie wir herkömmliche Bipolarplatten aus Graphit durch dünne Metallfolien ersetzen können.Dies würde eine schnelle und wirtschaftliche Herstellung von Stapeln in großem Maßstab ermöglichen und die Produktivität deutlich steigern“, sagt Scheffler.Ein weiterer Schwerpunkt der Forscher liegt auf der Qualitätssicherung.Jede Komponente in den Stapeln wird direkt im Herstellungsprozess überprüft.Dadurch soll sichergestellt werden, dass nur vollständig untersuchte Teile in einen Stapel gelangen.
Parallel dazu zielt das Fraunhofer IWU darauf ab, die Anpassungsfähigkeit von Stacks an die Umgebung und die Fahrsituation zu verbessern.Scheffler erklärt: „Unsere Hypothese ist, dass die dynamische Anpassung an Umgebungsvariablen – auch unterstützt durch KI – dabei helfen kann, Wasserstoff einzusparen.Es macht einen Unterschied, ob ein Motor bei hohen oder niedrigen Außentemperaturen eingesetzt wird, ob er in der Ebene oder im Gebirge eingesetzt wird.Derzeit arbeiten Stacks in einem vordefinierten, festen Betriebsbereich, der eine solche umgebungsabhängige Optimierung nicht zulässt.“
Ihren Forschungsansatz demonstrieren die Fraunhofer-Experten mit ihrem Silberhummel-Exponat auf der Hannover Messe vom 20. bis 24. April 2020. Der Silberhummel basiert auf einem Rennwagen, der in den 1940er Jahren von der Auto Union AG entworfen wurde.Mit neuen Fertigungsmethoden haben die Entwickler des Fraunhofer IWU nun dieses Fahrzeug nachgebaut und einen modernen Technologiedemonstrator geschaffen.Ihr Ziel ist es, den Silberhummel mit einem Elektromotor auszustatten, der auf modernster Brennstoffzellentechnologie basiert.Auf der Hannover Messe wird diese Technologie bereits digital ins Fahrzeug projiziert.
Auch die Silberhummel-Karosserie selbst ist ein Beispiel für die innovativen Fertigungslösungen und Umformverfahren, die am Fraunhofer IWU weiterentwickelt werden.Dabei steht jedoch die kostengünstige Fertigung kleiner Losgrößen im Vordergrund.Das Karosserieblech des Silberhummels wurde nicht mit großen Pressen geformt, die einen aufwändigen Betrieb mit Gussstahlwerkzeugen erforderten.Stattdessen wurden Negativformen aus leicht bearbeitbarem Holz verwendet.Eine dafür konzipierte Werkzeugmaschine drückte das Karosserieblech mit einem speziellen Dorn Stück für Stück auf die Holzform.Experten nennen diese Methode „Inkrementelles Umformen“.„Dadurch entstehen die gewünschten Bauteile viel schneller als mit der herkömmlichen Methode – seien es Kotflügel, Motorhauben oder sogar Seitenteile von Straßenbahnen.“Die herkömmliche Herstellung der Werkzeuge, mit denen beispielsweise Karosserieteile geformt werden, kann mehrere Monate dauern.Für unsere Tests haben wir knapp eine Woche benötigt – von der Herstellung der Holzform bis zur fertigen Platte“, sagt Scheffler.
Sie können sicher sein, dass unsere Redakteure jedes gesendete Feedback genau überwachen und entsprechende Maßnahmen ergreifen werden.Ihre Meinung ist uns wichtig.
Ihre E-Mail-Adresse wird nur dazu verwendet, dem Empfänger mitzuteilen, wer die E-Mail gesendet hat.Weder Ihre Adresse noch die Adresse des Empfängers werden für andere Zwecke verwendet.Die von Ihnen eingegebenen Informationen erscheinen in Ihrer E-Mail-Nachricht und werden von Tech Xplore in keiner Form gespeichert.
Diese Website verwendet Cookies, um die Navigation zu erleichtern, Ihre Nutzung unserer Dienste zu analysieren und Inhalte von Dritten bereitzustellen.Durch die Nutzung unserer Website bestätigen Sie, dass Sie unsere Datenschutzrichtlinie und Nutzungsbedingungen gelesen und verstanden haben.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 05.05.2020