En el Instituto Fraunhofer de Máquinas Herramienta y Tecnología de Conformado IWU, los investigadores desarrollan tecnología avanzada para la fabricación de motores de pila de combustible con el objetivo de facilitar su producción en serie rápida y rentable. Para ello, los investigadores del IWU se centran inicialmente en el núcleo de estos motores y trabajan en métodos para fabricar placas bipolares a partir de láminas metálicas delgadas. En la Feria de Hannover, el Instituto Fraunhofer IWU presentará estas y otras prometedoras investigaciones sobre motores de pila de combustible junto con el coche de carreras Silberhummel.
En lo que respecta al suministro de energía en motores eléctricos, las pilas de combustible son una forma ideal de complementar las baterías para aumentar la autonomía. Sin embargo, la fabricación de pilas de combustible sigue siendo un proceso costoso, por lo que todavía existen relativamente pocos modelos de vehículos con esta tecnología de propulsión en el mercado alemán. Ahora, los investigadores del Instituto Fraunhofer IWU trabajan en una solución más rentable: «Adoptamos un enfoque integral y analizamos todos los componentes de un motor de pila de combustible. Esto comienza con el suministro de hidrógeno, influye en la elección de los materiales que intervienen directamente en la generación de electricidad en las pilas de combustible y se extiende a la termorregulación en la propia pila y en el vehículo en su conjunto», explica Sören Scheffler, jefe de proyecto del Instituto Fraunhofer IWU en Chemnitz.
Como primer paso, los investigadores se centran en el núcleo de cualquier motor de pila de combustible: la "pila". Es aquí donde se genera energía en una serie de celdas apiladas compuestas por placas bipolares y membranas electrolíticas.
“Estamos investigando cómo reemplazar las placas bipolares de grafito convencionales con láminas metálicas delgadas. Esto permitiría fabricar pilas de forma rápida y económica a gran escala, e impulsaría significativamente la productividad”, afirma Scheffler. Los investigadores también se centran en el control de calidad. Cada componente de las pilas se inspecciona directamente durante el proceso de fabricación. Esto garantiza que solo las piezas que han sido examinadas exhaustivamente se incorporen a la pila.
Paralelamente, Fraunhofer IWU busca mejorar la capacidad de las pilas de combustible para adaptarse al entorno y a las condiciones de conducción. Scheffler explica: «Nuestra hipótesis es que el ajuste dinámico a las variables ambientales —con la ayuda de la IA— puede contribuir al ahorro de hidrógeno. Es importante considerar si el motor se utiliza a temperaturas exteriores altas o bajas, o si se usa en llanuras o en la montaña. Actualmente, las pilas funcionan dentro de un rango operativo fijo y predefinido que no permite este tipo de optimización en función del entorno».
Los expertos de Fraunhofer presentarán su metodología de investigación con el Silberhummel en la Feria de Hannover, del 20 al 24 de abril de 2020. El Silberhummel se basa en un coche de carreras diseñado por Auto Union AG en la década de 1940. Los desarrolladores del Instituto Fraunhofer IWU han utilizado nuevos métodos de fabricación para reconstruir este vehículo y crear un prototipo de tecnología moderna. Su objetivo es equipar el Silberhummel con un motor eléctrico basado en tecnología avanzada de pila de combustible. Esta tecnología se proyectará digitalmente en el vehículo durante la Feria de Hannover.
La carrocería del Silberhummel es un ejemplo de las innovadoras soluciones de fabricación y los procesos de conformado que se siguen desarrollando en Fraunhofer IWU. En este caso, sin embargo, la atención se centra en la fabricación rentable de lotes pequeños. El panel de la carrocería del Silberhummel no se conformó con grandes prensas que implican operaciones complejas con herramientas de acero fundido. En su lugar, se utilizaron moldes negativos de madera fácilmente mecanizable. Una máquina herramienta diseñada para este fin presionó el panel de la carrocería sobre el molde de madera poco a poco mediante un mandril especial. Los expertos denominan a este método «conformado incremental». «Esto permite crear los componentes deseados mucho más rápido que con el método convencional, ya sean guardabarros, capós o incluso secciones laterales de tranvías. La fabricación convencional de las herramientas utilizadas para dar forma a las piezas de la carrocería, por ejemplo, puede llevar varios meses. Nosotros necesitamos poco menos de una semana para nuestras pruebas, desde la fabricación del molde de madera hasta el panel terminado», afirma Scheffler.
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Fecha de publicación: 5 de mayo de 2020