En el Instituto Fraunhofer de Máquinas-Herramienta y Tecnología de Conformado (IWU), investigadores desarrollan tecnología avanzada para la fabricación de motores de pilas 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 la fabricación de placas bipolares a partir de láminas metálicas delgadas. En la Feria de Hannover, el Fraunhofer IWU presentará estas y otras prometedoras actividades de investigación en motores de pilas de combustible con el coche de carreras Silberhummel.
Para el suministro de energía en motores eléctricos, las pilas de combustible son ideales para complementar las baterías y aumentar la autonomía. Sin embargo, la fabricación de pilas de combustible sigue siendo un proceso costoso, por lo que aún existen relativamente pocos modelos de vehículos con esta tecnología de propulsión en el mercado alemán. Ahora, los investigadores del Fraunhofer IWU trabajan en una solución más rentable: «Adoptamos un enfoque holístico y analizamos todos los componentes de un motor de pila de combustible. Comienza con el suministro de hidrógeno, afecta a la elección de los materiales directamente implicados 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, director de proyectos del Fraunhofer IWU en Chemnitz.
Como primer paso, los investigadores se centran en el núcleo de cualquier motor de pila de combustible: la pila. Aquí es donde se genera la energía en varias celdas apiladas, compuestas por placas bipolares y membranas electrolíticas.
“Estamos investigando cómo sustituir las placas bipolares de grafito convencionales por láminas metálicas delgadas. Esto permitiría fabricar pilas de forma rápida y económica a gran escala, lo que aumentaría 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 tiene como objetivo garantizar que solo las piezas que se han examinado a fondo se incorporen a la pila.
Paralelamente, Fraunhofer IWU busca mejorar la capacidad de las chimeneas para adaptarse al entorno y a la situación de conducción. Scheffler explica: «Nuestra hipótesis es que la adaptación dinámica a las variables ambientales, también con la ayuda de la IA, puede contribuir al ahorro de hidrógeno. Esto marca la diferencia si un motor se utiliza a temperaturas exteriores altas o bajas, o si se utiliza en llanuras o en la montaña. Actualmente, las chimeneas funcionan en un rango operativo predefinido y fijo que no permite este tipo de optimización dependiente del entorno».
Los expertos de Fraunhofer demostrarán su enfoque de investigación con la exposición del 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 de Fraunhofer IWU han utilizado nuevos métodos de fabricación para reconstruir este vehículo y crear un demostrador tecnológico moderno. Su objetivo es equipar el Silberhummel con un motor eléctrico basado en tecnología avanzada de pilas de combustible. Esta tecnología ya se proyectará digitalmente en el vehículo en la Feria de Hannover.
La carrocería del Silberhummel es un ejemplo de las innovadoras soluciones de fabricación y procesos de conformado que se siguen desarrollando en Fraunhofer IWU. Sin embargo, aquí la atención se centra en la fabricación rentable de lotes pequeños. El panel de la carrocería del Silberhummel no se formó con grandes prensas que implican una operación compleja con herramientas de acero fundido. En su lugar, se utilizaron moldes negativos de madera fácilmente mecanizable. Una máquina herramienta diseñada para este fin prensó el panel de la carrocería sobre el molde de madera pieza por pieza utilizando un mandril especial. Los expertos denominan a este método "conformado incremental". "Resulta en una creación mucho más rápida de los componentes deseados que con el método convencional, ya sean guardabarros, capós o incluso secciones laterales de tranvías. La fabricación convencional de las herramientas utilizadas para formar las piezas de la carrocería, por ejemplo, puede tardar varios meses. Necesitábamos 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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Hora de publicación: 05-May-2020