En el Instituto Fraunhofer de Máquinas Herramienta y Tecnología de Conformación IWU, los investigadores están desarrollando tecnología avanzada para la fabricación de motores de pila de combustible con el objetivo de facilitar su producción en serie rápida y rentable. Para ello, los investigadores de IWU se centran inicialmente directamente en el corazón de estos motores y trabajan en formas de fabricar placas bipolares a partir de finas láminas metálicas. En la Hannover Messe, Fraunhofer IWU mostrará estas y otras prometedoras actividades de investigación sobre motores de pila de combustible con el coche de carreras Silberhummel.
Cuando se trata de proporcionar energía en motores eléctricos, las pilas de combustible son una forma ideal de complementar las baterías para aumentar la autonomía. Sin embargo, la fabricación de pilas de combustible sigue siendo un proceso costoso, por lo que todavía hay relativamente pocos modelos de vehículos con esta tecnología de propulsión en el mercado alemán. Ahora los investigadores de Fraunhofer IWU están trabajando en una solución más rentable: “Adoptamos un enfoque holístico y analizamos todos los componentes de un motor de pila de combustible. Comienza con el suministro de hidrógeno, afecta a la elección de los materiales que intervienen directamente en la generación de electricidad en las pilas de combustible y se extiende a la termorregulación en la propia pila y en el vehículo en su conjunto”, explica Sören Scheffler, director de proyectos de Fraunhofer. UIT en Chemnitz.
Como primer paso, los investigadores se centran en el corazón de cualquier motor de pila de combustible: la "pila". Aquí es donde se genera energía en una serie de celdas apiladas formadas por placas bipolares y membranas de electrolitos.
“Estamos investigando cómo podemos sustituir las placas bipolares de grafito convencionales por láminas metálicas finas. Esto permitiría fabricar pilas a gran escala de forma rápida y económica y aumentaría significativamente la productividad”, afirma Scheffler. Los investigadores también se centran en el control de calidad. Cada componente de las pilas se inspecciona directamente en el proceso de fabricación. Esto tiene como objetivo garantizar que solo las piezas que han sido examinadas completamente lleguen a la pila.
Paralelamente, Fraunhofer IWU pretende mejorar la capacidad de adaptación de las pilas al entorno y a las condiciones de conducción. Scheffler explica: “Nuestra hipótesis es que ajustarse dinámicamente a las variables ambientales, también con la ayuda de la IA, puede ayudar a ahorrar hidrógeno. Es diferente si un motor se utiliza a temperaturas exteriores altas o bajas, o si se utiliza en llanuras o montañas. Actualmente, las pilas funcionan en un rango operativo fijo y predefinido que no permite este tipo de optimización dependiente del entorno”.
Los expertos de Fraunhofer demostrarán su enfoque de investigación con su exposición Silberhummel en la Hannover Messe del 20 al 24 de abril de 2020. El Silberhummel está basado en un coche de carreras diseñado por Auto Union AG en los años 40. Los desarrolladores del Fraunhofer IWU han reconstruido este vehículo con nuevos métodos de fabricación y han creado un demostrador de tecnología moderna. Su objetivo es equipar el Silberhummel con un motor eléctrico basado en tecnología avanzada de pila de combustible. Esta tecnología ya se proyectará digitalmente en el vehículo en la feria de Hannover.
La propia carrocería de Silberhummel es también un ejemplo de las innovadoras soluciones de fabricación y procesos de conformado que se siguen desarrollando en Fraunhofer IWU. Aquí, sin embargo, la atención se centra en la fabricación rentable de lotes pequeños. El panel de la carrocería del Silberhummel no se formó con grandes prensas que implicaran operaciones complejas con herramientas de acero fundido. En su lugar se utilizaron moldes negativos de madera fácilmente mecanizable. Una máquina herramienta diseñada para ello presionaba poco a poco la chapa de la carrocería sobre el molde de madera mediante un mandril especial. Los expertos llaman a este método "formación incremental". “Esto permite crear los componentes deseados mucho más rápido que con el método convencional, ya sean guardabarros, capós o incluso secciones laterales de tranvías. La fabricación convencional de las herramientas utilizadas para formar piezas de carrocería, por ejemplo, puede llevar varios meses. Para las pruebas, desde la fabricación del molde de madera hasta el panel acabado, necesitamos algo menos de una semana”, afirma Scheffler.
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Hora de publicación: 05-may-2020