Presso il Fraunhofer Institute for Machine Tools and Forming Technology (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 rapida ed economica. A tal fine, i ricercatori dell'IWU si stanno inizialmente concentrando direttamente sul cuore di questi motori e stanno lavorando su come produrre piastre bipolari 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.
Per quanto riguarda l'alimentazione dei 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, quindi sul mercato tedesco sono ancora relativamente pochi i modelli di veicoli con questa tecnologia di propulsione. Ora i ricercatori del Fraunhofer IWU stanno lavorando a una soluzione più economica: "Adottiamo un approccio olistico e consideriamo tutti i componenti di un motore a celle a combustibile. Si inizia con la fornitura di idrogeno, si influenza la scelta dei materiali direttamente coinvolti nella generazione di elettricità nelle celle a combustibile e si estende alla termoregolazione nella cella stessa e nel veicolo nel suo complesso", spiega Sören Scheffler, responsabile di progetto presso il Fraunhofer IWU di Chemnitz.
Come primo passo, i ricercatori si concentrano sul cuore di ogni motore a celle a combustibile: la "pila". 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 piastre bipolari in grafite convenzionali con sottili fogli metallici. Ciò consentirebbe di produrre pile di materiale in modo rapido ed economico su larga scala, aumentando significativamente la produttività", afferma Scheffler. I ricercatori si stanno anche concentrando sul controllo qualità. Ogni componente delle pile viene ispezionato direttamente durante il processo di produzione. Questo ha lo scopo di garantire che solo i componenti completamente esaminati vengano inseriti nelle pile.
Parallelamente, il Fraunhofer IWU mira a migliorare la capacità degli stack di adattarsi all'ambiente e alla situazione 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. A fare la differenza è se un motore viene utilizzato a temperature esterne elevate o basse, o se viene utilizzato in pianura o in montagna. Attualmente, gli stack operano in un intervallo operativo predefinito e fisso che non consente questo tipo di ottimizzazione dipendente dall'ambiente".
Gli esperti del Fraunhofer presenteranno il loro approccio di ricerca con la mostra Silberhummel alla Fiera di Hannover dal 20 al 24 aprile 2020. La Silberhummel si basa su un'auto da corsa progettata da Auto Union AG negli anni '40. Gli sviluppatori del Fraunhofer IWU hanno ora utilizzato nuovi metodi di produzione per ricostruire questo veicolo e creare un moderno dimostratore tecnologico. Il loro obiettivo è dotare la Silberhummel di un motore elettrico basato sulla tecnologia avanzata delle celle a combustibile. Questa tecnologia sarà già proiettata digitalmente sul veicolo alla Fiera di Hannover.
Anche la carrozzeria della Silberhummel è un esempio delle soluzioni di produzione e dei processi di formatura innovativi che vengono ulteriormente sviluppati presso il Fraunhofer IWU. Qui, tuttavia, l'attenzione è rivolta alla produzione economica di piccoli lotti. Il pannello della carrozzeria della Silberhummel non è stato formato con grandi presse che comportavano complesse operazioni con utensili in acciaio fuso. Sono stati invece utilizzati stampi negativi in legno facilmente lavorabile. Una macchina utensile progettata appositamente pressava il pannello della carrozzeria sullo stampo di legno, pezzo per pezzo, utilizzando un mandrino speciale. Gli esperti chiamano questo metodo "formatura incrementale". "Risulta in una produzione molto più rapida dei componenti desiderati rispetto al metodo convenzionale, che si tratti di parafanghi, cofani o persino sezioni laterali di tram. La produzione convenzionale degli utensili utilizzati per formare le parti della carrozzeria, ad esempio, può richiedere diversi mesi. Noi abbiamo impiegato poco meno di una settimana per i nostri test, dalla produzione dello stampo in legno al pannello finito", afferma Scheffler.
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Data di pubblicazione: 05-05-2020