À l'Institut Fraunhofer pour les machines-outils et la technologie de formage IWU, les chercheurs développent une technologie avancée pour la fabrication de moteurs à pile à combustible dans le but de faciliter leur production en série rapide et rentable. À cette fin, les chercheurs de l'IWU se concentrent dans un premier temps directement sur le cœur de ces moteurs et travaillent sur les moyens de fabriquer des plaques bipolaires à partir de fines feuilles métalliques. Au salon de Hanovre, le Fraunhofer IWU présentera ces activités ainsi que d'autres activités de recherche prometteuses sur les moteurs à pile à combustible avec la voiture de course Silberhummel.
Lorsqu’il s’agit de fournir de l’énergie aux moteurs électriques, les piles à combustible constituent un moyen idéal de compléter les batteries pour augmenter l’autonomie. Cependant, la fabrication des piles à combustible reste un processus coûteux, c'est pourquoi il existe encore relativement peu de modèles de véhicules dotés de cette technologie d'entraînement sur le marché allemand. Les chercheurs du Fraunhofer IWU travaillent désormais sur une solution plus rentable : « Nous adoptons une approche globale et examinons tous les composants d'un moteur à pile à combustible. Cela commence par la fourniture d'hydrogène, affecte le choix des matériaux directement impliqués dans la production d'électricité dans les piles à combustible et s'étend à la thermorégulation dans la pile elle-même et dans le véhicule dans son ensemble », explique Sören Scheffler, chef de projet chez Fraunhofer. IWU à Chemnitz.
Dans un premier temps, les chercheurs se concentrent sur le cœur de tout moteur à pile à combustible : la « pile ». C'est là que l'énergie est générée dans un certain nombre de cellules empilées constituées de plaques bipolaires et de membranes électrolytiques.
« Nous étudions comment remplacer les plaques bipolaires en graphite conventionnelles par de fines feuilles métalliques. Cela permettrait de fabriquer des piles rapidement et économiquement à grande échelle et augmenterait considérablement la productivité », explique Scheffler. Les chercheurs se concentrent également sur l’assurance qualité. Chaque composant des piles est inspecté directement au cours du processus de fabrication. L'objectif est de garantir que seules les pièces qui ont été entièrement examinées sont placées dans une pile.
En parallèle, le Fraunhofer IWU vise à améliorer la capacité des piles à s'adapter à l'environnement et à la situation de conduite. Scheffler explique : « Notre hypothèse est qu’un ajustement dynamique aux variables environnementales, également aidé par l’IA, peut contribuer à économiser l’hydrogène. Cela fait une différence si un moteur est utilisé à des températures extérieures élevées ou basses, ou s'il est utilisé en plaine ou en montagne. Actuellement, les piles fonctionnent dans une plage de fonctionnement prédéfinie et fixe qui ne permet pas ce type d’optimisation dépendant de l’environnement.
Les experts du Fraunhofer présenteront leur approche de recherche avec leur exposition Silberhummel à la foire de Hanovre du 20 au 24 avril 2020. La Silberhummel est basée sur une voiture de course conçue par Auto Union AG dans les années 1940. Les développeurs du Fraunhofer IWU ont désormais utilisé de nouvelles méthodes de fabrication pour reconstruire ce véhicule et créer un démonstrateur technologique moderne. Leur objectif est d’équiper le Silberhummel d’un moteur électrique basé sur une technologie avancée de pile à combustible. Cette technologie sera déjà projetée numériquement dans le véhicule à la Foire de Hanovre.
Le corps Silberhummel lui-même est également un exemple des solutions de fabrication et des processus de formage innovants développés au Fraunhofer IWU. Ici, cependant, l'accent est mis sur la fabrication rentable de petits lots. Le panneau de carrosserie du Silberhummel n'a pas été formé avec de grandes presses impliquant une opération complexe avec des outils en acier moulé. Au lieu de cela, des moules négatifs en bois facilement usinable ont été utilisés. Une machine-outil conçue à cet effet a pressé petit à petit le panneau de carrosserie sur le moule en bois à l'aide d'un mandrin spécial. Les experts appellent cette méthode « formage incrémental ». « Il en résulte une création beaucoup plus rapide des composants souhaités qu'avec la méthode conventionnelle, qu'il s'agisse d'ailes, de capots ou même de sections latérales de tramway. La fabrication conventionnelle des outils utilisés pour former des pièces de carrosserie, par exemple, peut prendre plusieurs mois. Il nous a fallu un peu moins d'une semaine pour nos tests, de la fabrication du moule en bois au panneau fini », explique Scheffler.
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Heure de publication : 05 mai 2020