À l'Institut Fraunhofer pour la technologie des machines-outils et du moulage (IWU), les chercheurs développent des technologies avancées pour fabriquer des moteurs à pile à combustible afin de faciliter une production de masse rapide et rentable. À cette fin, les chercheurs de l'IWU se sont d'abord concentrés directement sur le cœur de ces moteurs et étudient des méthodes de fabrication de 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 Silberhummel Racing.
Lorsqu’il s’agit d’alimenter des 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 très peu de modèles utilisant cette technologie d'entraînement sur le marché allemand. Les chercheurs du Fraunhofer IWU travaillent désormais sur une solution plus rentable : « Nous utilisons une approche holistique pour étudier tous les composants d’un moteur à pile à combustible. La première chose à faire est d’apporter de l’hydrogène, ce qui influe sur le choix des matériaux. Il est directement impliqué dans la production d’électricité par pile à combustible et s’étend à la pile à combustible elle-même ainsi qu’à la régulation de la température de l’ensemble du véhicule. Sören Scheffler, chef de projet de l'IWU de Chemnitz Fraunhofer, a expliqué.
Dans un premier temps, les chercheurs se sont concentrés sur le cœur de tout moteur à pile à combustible : la « pile à combustible ». C’est là que l’énergie est générée dans de nombreuses batteries empilées composées de plaques bipolaires et de membranes électrolytiques.
Scheffler a déclaré : « Nous étudions comment remplacer les plaques bipolaires en graphite traditionnelles par de fines feuilles métalliques. Cela permettra de produire des piles en série rapidement et économiquement et d’augmenter considérablement la productivité. Les chercheurs s'engagent également à assurer la qualité. Vérifiez chaque composant de la pile directement pendant le processus de fabrication. Cela permet de garantir que seules les pièces entièrement inspectées peuvent entrer dans la pile.
Parallèlement, le Fraunhofer IWU vise à améliorer la capacité d'adaptation de la cheminée à l'environnement et aux conditions de conduite. Scheffler a expliqué : « Notre hypothèse est qu’avec l’aide de l’IA, l’ajustement dynamique des variables environnementales peut économiser de l’hydrogène. Qu'il s'agisse d'utiliser le moteur à des températures élevées ou basses, ou d'utiliser le moteur en plaine ou dans un environnement à haute température, ce sera différent. Actuellement, la pile fonctionne dans une plage de fonctionnement fixe prédéterminée, ce qui ne permet pas une telle optimisation dépendante de l’environnement.
Des experts du laboratoire Fraunhofer présenteront leurs méthodes de recherche lors de l'exposition Silberhummel à la foire de Hanovre du 20 au 24 avril 2020. Silberhummel est basé sur une voiture de course conçue par Auto Union dans les années 1940. Les développeurs du Fraunhofer IWU ont désormais utilisé de nouvelles méthodes de fabrication pour reconstruire le véhicule et créer des démonstrateurs technologiques modernes. Leur objectif est d'équiper Silberhummel d'un moteur électrique basé sur une technologie avancée de pile à combustible. Cette technologie a été projetée numériquement à la Hannover Messe.
Le corps Silberhummel lui-même est également un exemple de solutions de fabrication innovantes et de processus de moulage développés par Fraunhofer IWU. Cependant, l’accent est mis ici sur une fabrication à faible coût en petits lots. Les panneaux de carrosserie de Silberhummel ne sont pas formés par de grandes machines d'emboutissage, qui impliquent des opérations complexes avec des outils en acier moulé. Au lieu de cela, un moule femelle en bois facile à traiter est utilisé. Une machine-outil conçue à cet effet utilise un mandrin spécial pour presser petit à petit le panneau de carrosserie sur le moule en bois. Les experts appellent cette méthode « mise en forme incrémentale ». « Par rapport à la méthode traditionnelle, qu'il s'agisse de l'aile, du capot ou du côté du tramway, cette méthode permet de produire les pièces requises plus rapidement. Par exemple, la fabrication conventionnelle des outils utilisés pour fabriquer des pièces de carrosserie peut prendre plusieurs mois. Il nous faut moins d'une semaine entre la fabrication du moule en bois et les tests du panneau fini », a déclaré Scheffler.
Heure de publication : 24 septembre 2020