Presso l'Istituto Fraunhofer per le macchine utensili e la tecnologia di formatura IWU, i ricercatori stanno sviluppando una tecnologia avanzata per la produzione di motori a celle a combustibile con l'obiettivo di facilitarne la produzione in serie rapida ed economica. A tal fine, i ricercatori dell’IWU si stanno inizialmente concentrando direttamente sul cuore di questi motori e stanno lavorando su come produrre piastre bipolari da sottili lamine metalliche. Alla Fiera di Hannover, Fraunhofer IWU presenterà queste e altre promettenti attività di ricerca sui motori a celle a combustibile con l'auto da corsa Silberhummel.
Quando si tratta di fornire energia ai motori elettrici, le celle a combustibile sono un modo ideale per integrare le batterie per aumentare l’autonomia. Tuttavia, la produzione di celle a combustibile rimane un processo costoso, quindi sul mercato tedesco ci sono ancora relativamente pochi modelli di veicoli con questa tecnologia di propulsione. Ora i ricercatori del Fraunhofer IWU stanno lavorando a una soluzione più economica: “Adottiamo un approccio olistico e osserviamo tutti i componenti di un motore a celle a combustibile. Si inizia con la fornitura di idrogeno, si influenza la scelta dei materiali che sono direttamente coinvolti nella generazione di elettricità nelle celle a combustibile e si estende alla termoregolazione nella cella stessa e nel veicolo nel suo insieme”, spiega Sören Scheffler, project manager del Fraunhofer IWU a Chemnitz.
Come primo passo, i ricercatori si concentrano sul cuore di qualsiasi motore a celle a combustibile: lo “stack”. Qui è dove l'energia viene generata in una serie di celle impilate costituite da piastre bipolari e membrane elettrolitiche.
“Stiamo studiando come sostituire le tradizionali piastre bipolari in grafite con sottili lamine metalliche. Ciò consentirebbe di produrre pile in modo rapido ed economico su larga scala e aumenterebbe significativamente la produttività”, afferma Scheffler. I ricercatori si stanno concentrando anche sulla garanzia della qualità. Ogni componente negli stack viene ispezionato direttamente nel processo di produzione. Questo ha lo scopo di garantire che solo le parti che sono state completamente esaminate vengano inserite in una pila.
Parallelamente, Fraunhofer IWU mira a migliorare la capacità delle cataste di adattarsi all'ambiente e alla situazione di guida. Scheffler spiega: “La nostra ipotesi è che l’adattamento dinamico alle variabili ambientali, aiutato anche dall’intelligenza artificiale, possa aiutare a risparmiare idrogeno. Fa la differenza se un motore viene utilizzato a temperature esterne alte o basse, oppure se viene utilizzato in pianura o in montagna. Attualmente, gli stack funzionano in un intervallo operativo fisso e predefinito che non consente questo tipo di ottimizzazione dipendente dall’ambiente”.
Gli esperti del Fraunhofer dimostreranno il loro approccio alla ricerca con la mostra Silberhummel alla Hannover Messe dal 20 al 24 aprile 2020. La Silberhummel si basa su un'auto da corsa progettata da Auto Union AG negli anni '40. Gli sviluppatori del Fraunhofer IWU hanno ora utilizzato nuovi metodi di produzione per ricostruire questo veicolo e creare un moderno dimostratore tecnologico. Il loro obiettivo è dotare il Silberhummel di un motore elettrico basato sulla tecnologia avanzata delle celle a combustibile. Questa tecnologia sarà già proiettata digitalmente nel veicolo alla Hannover Messe.
La stessa carrozzeria Silberhummel è anche un esempio delle soluzioni di produzione innovative e dei processi di formatura ulteriormente sviluppati presso Fraunhofer IWU. Qui, tuttavia, l'attenzione è rivolta alla produzione economicamente vantaggiosa di lotti di piccole dimensioni. Il pannello della carrozzeria del Silberhummel non è stato formato con grandi presse che comportavano operazioni complesse con strumenti di acciaio fuso. Sono stati invece utilizzati stampi negativi in legno facilmente lavorabile. Una macchina utensile progettata a questo scopo pressava pezzo per pezzo il pannello della carrozzeria sullo stampo di legno utilizzando un apposito mandrino. Gli esperti chiamano questo metodo “formatura incrementale”. “Il risultato è una creazione molto più rapida dei componenti desiderati rispetto al metodo convenzionale, siano essi paraurti, cofani o persino sezioni laterali dei tram. La produzione convenzionale degli strumenti utilizzati per formare parti del corpo, ad esempio, può richiedere diversi mesi. Abbiamo impiegato poco meno di una settimana per i nostri test, dalla produzione dello stampo in legno al pannello finito”, afferma Scheffler.
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Orario di pubblicazione: 05-maggio-2020