Bij het Fraunhofer Institute for Machine Tool and Molding Technology IWU ontwikkelen onderzoekers geavanceerde technologieën voor de productie van brandstofcelmotoren om snelle, kosteneffectieve massaproductie mogelijk te maken. Daartoe richtten IWU-onderzoekers zich aanvankelijk rechtstreeks op het hart van deze motoren en bestuderen ze methoden voor het maken van bipolaire platen uit dunne metaalfolies. Op de Hannover Messe zal Fraunhofer IWU deze en andere veelbelovende onderzoeksactiviteiten op het gebied van brandstofcelmotoren samen met Silberhummel Racing demonstreren.
Als het gaat om het aandrijven van elektrische motoren, zijn brandstofcellen een ideale manier om de batterijen aan te vullen en zo de actieradius te vergroten. De productie van brandstofcellen is echter nog steeds een kostbaar proces, dus er zijn nog steeds zeer weinig modellen die deze aandrijftechnologie gebruiken op de Duitse markt. Nu werken Fraunhofer IWU-onderzoekers aan een kosteneffectievere oplossing: “We gebruiken een holistische benadering om alle componenten in een brandstofcelmotor te bestuderen. Het eerste wat je moet doen is het leveren van waterstof, wat invloed heeft op de materiaalkeuze. Het is direct betrokken bij de energieopwekking door brandstofcellen en strekt zich uit tot de brandstofcel zelf en de temperatuurregeling van het hele voertuig.” Chemnitz Fraunhofer IWU-projectmanager Sören Scheffler legt uit.
In de eerste stap concentreerden de onderzoekers zich op het hart van elke brandstofcelmotor: de ‘brandstofcelstapel’. Dit is waar energie wordt opgewekt in veel gestapelde batterijen die zijn samengesteld uit bipolaire platen en elektrolytmembranen.
Scheffler zei: “We onderzoeken hoe we traditionele bipolaire grafietplaten kunnen vervangen door dunne metaalfolies. Hierdoor kunnen stapels snel en economisch in massa worden geproduceerd en wordt de productiviteit aanzienlijk verhoogd.” Ook de onderzoekers zetten zich in voor kwaliteitsborging. Controleer elk onderdeel in de stapel direct tijdens het productieproces. Dit is om ervoor te zorgen dat alleen volledig geïnspecteerde onderdelen de stapel kunnen betreden.
Tegelijkertijd wil Fraunhofer IWU het vermogen van de schoorsteen om zich aan te passen aan de omgeving en rijomstandigheden verbeteren. Scheffler legt uit: “Onze hypothese is dat met behulp van AI het dynamisch aanpassen van omgevingsvariabelen waterstof kan besparen. Of u de motor nu bij hoge of lage temperaturen gebruikt, of de motor op het vlakke of in een omgeving met hoge temperaturen gebruikt, het zal anders zijn. Momenteel werkt de stack binnen een vooraf bepaald vast werkingsbereik, wat een dergelijke omgevingsafhankelijke optimalisatie niet mogelijk maakt.”
Experts van het Fraunhofer Laboratorium zullen hun onderzoeksmethoden presenteren op de Silberhummel-tentoonstelling in de Hannover Messe van 20 tot 24 april 2020. Silberhummel is gebaseerd op een raceauto ontworpen door Auto Union in de jaren veertig. De ontwikkelaars van Fraunhofer IWU hebben nu nieuwe productiemethoden gebruikt om het voertuig te reconstrueren en moderne technologiedemonstraties te creëren. Hun doel is om Silberhummel uit te rusten met een elektrische motor op basis van geavanceerde brandstofceltechnologie. Deze technologie is digitaal geprojecteerd op de Hannover Messe.
De Silberhummel-carrosserie zelf is ook een voorbeeld van innovatieve productieoplossingen en vormprocessen die verder zijn ontwikkeld door Fraunhofer IWU. De focus ligt hier echter op goedkope productie in kleine batches. De carrosseriepanelen van Silberhummel worden niet gevormd door grote stempelmachines, waarbij complexe bewerkingen van gietstalen gereedschappen nodig zijn. In plaats daarvan wordt een vrouwelijke mal van hout gebruikt die gemakkelijk te verwerken is. Een voor dit doel ontworpen werktuigmachine gebruikt een speciale doorn om het carrosseriepaneel beetje bij beetje op de houten mal te drukken. Experts noemen deze methode ‘incrementeel vormgeven’. “Vergeleken met de traditionele methode, of het nu gaat om het spatbord, de motorkap of de zijkant van de tram, kan deze methode de benodigde onderdelen sneller produceren. De conventionele productie van gereedschappen die worden gebruikt om lichaamsdelen te maken, kan bijvoorbeeld enkele maanden duren. We hebben minder dan een week nodig tussen de vervaardiging van de houten mal en het testen van het afgewerkte paneel”, aldus Scheffler.
Posttijd: 24 september 2020