Στο Ινστιτούτο Fraunhofer για την Τεχνολογία Εργαλειομηχανών και Χύτευσης IWU, οι ερευνητές αναπτύσσουν προηγμένες τεχνολογίες για την κατασκευή κινητήρων κυψελών καυσίμου, ώστε να διευκολύνουν την ταχεία και οικονομικά αποδοτική μαζική παραγωγή. Για τον σκοπό αυτό, οι ερευνητές του IWU επικεντρώθηκαν αρχικά απευθείας στην καρδιά αυτών των κινητήρων και μελετούν μεθόδους για την κατασκευή διπολικών πλακών από λεπτά μεταλλικά φύλλα. Στο Hannover Messe, το Fraunhofer IWU θα παρουσιάσει αυτές και άλλες πολλά υποσχόμενες ερευνητικές δραστηριότητες για κινητήρες κυψελών καυσίμου σε συνεργασία με την Silberhummel Racing.
Όσον αφορά την τροφοδοσία ηλεκτρικών κινητήρων, οι κυψέλες καυσίμου αποτελούν ιδανικό τρόπο για την ενίσχυση των μπαταριών και την αύξηση της αυτονομίας οδήγησης. Ωστόσο, η κατασκευή κυψελών καυσίμου εξακολουθεί να είναι μια δαπανηρή διαδικασία, επομένως υπάρχουν ακόμη πολύ λίγα μοντέλα που χρησιμοποιούν αυτήν την τεχνολογία κίνησης στη γερμανική αγορά. Τώρα, οι ερευνητές του Fraunhofer IWU εργάζονται πάνω σε μια πιο οικονομικά αποδοτική λύση: «Χρησιμοποιούμε μια ολιστική προσέγγιση για να μελετήσουμε όλα τα εξαρτήματα ενός κινητήρα κυψελών καυσίμου. Το πρώτο πράγμα που πρέπει να κάνουμε είναι να παρέχουμε υδρογόνο, το οποίο επηρεάζει την επιλογή των υλικών. Εμπλέκεται άμεσα στην παραγωγή ενέργειας από κυψέλες καυσίμου και επεκτείνεται στην ίδια την κυψέλη καυσίμου και στη ρύθμιση της θερμοκρασίας ολόκληρου του οχήματος», εξήγησε ο Sören Scheffler, διευθυντής έργου του Chemnitz Fraunhofer IWU.
Στο πρώτο βήμα, οι ερευνητές επικεντρώθηκαν στην καρδιά κάθε κινητήρα κυψελών καυσίμου: τη «συστοιχία κυψελών καυσίμου». Εδώ παράγεται ενέργεια σε πολλές συσσωρευμένες μπαταρίες που αποτελούνται από διπολικές πλάκες και ηλεκτρολυτικές μεμβράνες.
Ο Scheffler δήλωσε: «Διερευνούμε πώς να αντικαταστήσουμε τις παραδοσιακές διπολικές πλάκες γραφίτη με λεπτά μεταλλικά φύλλα. Αυτό θα επιτρέψει τη μαζική παραγωγή των στοιβών γρήγορα και οικονομικά και θα αυξήσει σημαντικά την παραγωγικότητα». Οι ερευνητές έχουν επίσης δεσμευτεί για τη διασφάλιση της ποιότητας. Ελέγχουν κάθε εξάρτημα στη στοίβα απευθείας κατά τη διάρκεια της διαδικασίας κατασκευής. Αυτό γίνεται για να διασφαλιστεί ότι μόνο πλήρως ελεγμένα εξαρτήματα μπορούν να εισέλθουν στη στοίβα.
Ταυτόχρονα, το Fraunhofer IWU στοχεύει στη βελτίωση της ικανότητας της καμινάδας να προσαρμόζεται στο περιβάλλον και στις συνθήκες οδήγησης. Ο Scheffler εξήγησε: «Η υπόθεσή μας είναι ότι με τη βοήθεια της Τεχνητής Νοημοσύνης, η δυναμική προσαρμογή των περιβαλλοντικών μεταβλητών μπορεί να εξοικονομήσει υδρογόνο. Είτε πρόκειται για χρήση του κινητήρα σε υψηλές είτε σε χαμηλές θερμοκρασίες, είτε για χρήση του κινητήρα σε απλό περιβάλλον είτε σε περιβάλλον υψηλής θερμοκρασίας, θα είναι διαφορετικό. Προς το παρόν, η καμινάδα λειτουργεί εντός ενός προκαθορισμένου σταθερού εύρους λειτουργίας, το οποίο δεν επιτρέπει τέτοια βελτιστοποίηση που εξαρτάται από το περιβάλλον».
Ειδικοί από το Εργαστήριο Fraunhofer θα παρουσιάσουν τις ερευνητικές τους μεθόδους στην έκθεση Silberhummel στο Hannover Messe από τις 20 έως τις 24 Απριλίου 2020. Το Silberhummel βασίζεται σε ένα αγωνιστικό αυτοκίνητο που σχεδιάστηκε από την Auto Union τη δεκαετία του 1940. Οι κατασκευαστές του Fraunhofer IWU έχουν πλέον χρησιμοποιήσει νέες μεθόδους κατασκευής για να ανακατασκευάσουν το όχημα και να δημιουργήσουν σύγχρονες τεχνολογικές παρουσιάσεις. Στόχος τους είναι να εξοπλίσουν το Silberhummel με έναν ηλεκτρικό κινητήρα βασισμένο σε προηγμένη τεχνολογία κυψελών καυσίμου. Αυτή η τεχνολογία έχει προβληθεί ψηφιακά στο Hannover Messe.
Το ίδιο το αμάξωμα Silberhummel αποτελεί επίσης παράδειγμα καινοτόμων λύσεων κατασκευής και διαδικασιών χύτευσης που έχουν αναπτυχθεί περαιτέρω από την Fraunhofer IWU. Ωστόσο, η έμφαση εδώ δίνεται στην χαμηλού κόστους κατασκευή σε μικρές παρτίδες. Τα πάνελ αμαξώματος της Silberhummel δεν διαμορφώνονται από μεγάλες μηχανές σφράγισης, οι οποίες περιλαμβάνουν πολύπλοκες λειτουργίες εργαλείων από χυτό χάλυβα. Αντίθετα, χρησιμοποιείται ένα θηλυκό καλούπι από ξύλο που είναι εύκολο στην επεξεργασία. Μια εργαλειομηχανή που έχει σχεδιαστεί για αυτόν τον σκοπό χρησιμοποιεί έναν ειδικό άξονα για να πιέζει το πάνελ αμαξώματος σιγά σιγά στο ξύλινο καλούπι. Οι ειδικοί αποκαλούν αυτή τη μέθοδο «σταδιακή διαμόρφωση». «Σε σύγκριση με την παραδοσιακή μέθοδο, είτε πρόκειται για το φτερό, το καπό ή το πλαϊνό του τραμ, αυτή η μέθοδος μπορεί να παράγει τα απαραίτητα εξαρτήματα πιο γρήγορα. Για παράδειγμα, η συμβατική κατασκευή εργαλείων που χρησιμοποιούνται για την κατασκευή εξαρτημάτων αμαξώματος μπορεί να διαρκέσει αρκετούς μήνες. Χρειαζόμαστε λιγότερο από μία εβδομάδα από την κατασκευή του ξύλινου καλουπιού μέχρι τη δοκιμή του τελικού πάνελ», δήλωσε ο Scheffler.
Ώρα δημοσίευσης: 24 Σεπτεμβρίου 2020