Presso l'Istituto Fraunhofer per le Macchine Utensili e la Tecnologia di Formatura (IWU), i ricercatori stanno sviluppando tecnologie avanzate per la produzione di motori a celle a combustibile, con l'obiettivo di facilitarne la produzione in serie in modo rapido ed economico. A tal fine, i ricercatori dell'IWU si stanno inizialmente concentrando direttamente sul cuore di questi motori e stanno lavorando su metodi per la produzione di piastre bipolari a partire da sottili lamine metalliche. Alla Fiera di Hannover, il 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 rappresentano una soluzione ideale per integrare le batterie e aumentare l'autonomia. Tuttavia, la produzione di celle a combustibile rimane un processo costoso, pertanto sul mercato tedesco sono ancora relativamente pochi i modelli di veicoli dotati di questa tecnologia di propulsione. Ora i ricercatori del Fraunhofer IWU stanno lavorando a una soluzione più economica: "Adottiamo un approccio olistico e analizziamo tutti i componenti di un motore a celle a combustibile. Si parte dalla fornitura di idrogeno, si passa alla scelta dei materiali direttamente coinvolti nella generazione di elettricità nelle celle a combustibile e si arriva alla termoregolazione della cella stessa e dell'intero veicolo", spiega Sören Scheffler, responsabile del progetto presso il Fraunhofer IWU di Chemnitz.
Come primo passo, i ricercatori si concentrano sul cuore di qualsiasi motore a celle a combustibile: lo "stack". È qui che l'energia viene generata in una serie di celle impilate, composte da piastre bipolari e membrane elettrolitiche.
"Stiamo studiando come sostituire le tradizionali piastre bipolari in grafite con sottili lamine metalliche. Ciò consentirebbe di produrre le pile in modo rapido ed economico su larga scala, aumentando significativamente la produttività", afferma Scheffler. I ricercatori si stanno concentrando anche sul controllo qualità. Ogni componente delle pile viene ispezionato direttamente durante il processo di produzione. Questo per garantire che solo i pezzi che sono stati completamente esaminati vengano utilizzati per la realizzazione della pila.
Parallelamente, il Fraunhofer IWU punta a migliorare la capacità delle celle a combustibile di adattarsi all'ambiente e alle condizioni di guida. Scheffler spiega: "La nostra ipotesi è che l'adattamento dinamico alle variabili ambientali, anche con l'ausilio dell'intelligenza artificiale, possa contribuire al risparmio di idrogeno. Fa la differenza se un motore viene utilizzato ad alte o basse temperature esterne, o se viene utilizzato in pianura o in montagna. Attualmente, le celle a combustibile funzionano in un intervallo operativo predefinito e fisso che non consente questo tipo di ottimizzazione dipendente dall'ambiente."
Dal 20 al 24 aprile 2020, gli esperti del Fraunhofer presenteranno il loro approccio di ricerca con il prototipo Silberhummel alla Fiera di Hannover. Il Silberhummel si basa su un'auto da corsa progettata dalla Auto Union AG negli anni '40. I ricercatori del Fraunhofer IWU hanno ora utilizzato nuovi metodi di produzione per ricostruire questo veicolo e creare un moderno dimostratore tecnologico. Il loro obiettivo è quello di equipaggiare il Silberhummel con un motore elettrico basato su una tecnologia avanzata a celle a combustibile. Questa tecnologia sarà già proiettata digitalmente sul veicolo in occasione della Fiera di Hannover.
La carrozzeria stessa della Silberhummel è un esempio delle soluzioni produttive innovative e dei processi di formatura che vengono ulteriormente sviluppati presso il Fraunhofer IWU. Qui, tuttavia, l'attenzione è focalizzata sulla produzione economicamente vantaggiosa di piccoli lotti. Il pannello della carrozzeria della Silberhummel non è stato formato con grandi presse che richiedono complesse operazioni con utensili in acciaio fuso. Sono stati invece utilizzati stampi negativi in legno facilmente lavorabile. Una macchina utensile progettata per questo scopo ha pressato il pannello della carrozzeria sullo stampo in legno, pezzo per pezzo, utilizzando un mandrino speciale. Gli esperti chiamano questo metodo "formatura incrementale". "Si traduce in una creazione molto più rapida dei componenti desiderati rispetto al metodo convenzionale, che si tratti di parafanghi, cofani o persino fiancate di tram. La produzione convenzionale degli utensili utilizzati per formare le parti della carrozzeria, ad esempio, può richiedere diversi mesi. Per i nostri test ci è bastata poco meno di una settimana, dalla produzione dello stampo in legno al pannello finito", afferma Scheffler.
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Data di pubblicazione: 5 maggio 2020