フラウンホーファー工作機械・成形技術研究所（IWU）では、燃料電池エンジンの迅速かつコスト効率の高い量産化を目指し、燃料電池エンジン製造のための先進技術の開発に取り組んでいます。この目標達成のため、IWUの研究者たちはまず、燃料電池エンジンの心臓部に直接焦点を当て、薄い金属箔からバイポーラプレートを製造する方法の開発に取り組んでいます。ハノーバーメッセでは、フラウンホーファーIWUは、これらの研究成果をはじめとする有望な燃料電池エンジン研究活動を、シルバーフンメル・レーシングカーを用いて展示します。
電気エンジンへのエネルギー供給において、燃料電池はバッテリーを補完し、航続距離を延ばす理想的な方法です。しかし、燃料電池の製造には依然としてコストがかかるため、ドイツ市場ではこの駆動技術を搭載した車両モデルはまだ比較的少数です。現在、フラウンホーファーIWUの研究者たちは、より費用対効果の高いソリューションの開発に取り組んでいます。「私たちは包括的なアプローチを取り、燃料電池エンジンのすべてのコンポーネントを検討しています。水素の供給から始まり、燃料電池での発電に直接関与する材料の選択に影響を与え、さらにセル自体と車両全体の温度調節にまで及びます」と、ケムニッツにあるフラウンホーファーIWUのプロジェクトマネージャー、セーレン・シェフラー氏は説明します。
研究者たちは第一段階として、燃料電池エンジンの心臓部である「スタック」に注目しました。スタックは、バイポーラプレートと電解質膜で構成された多数のセルを積み重ね、エネルギーを生成する場所です。
「私たちは、従来のグラファイト製バイポーラプレートを薄い金属箔に置き換える方法を研究しています。これにより、スタックを迅速かつ経済的に大量生産できるようになり、生産性が大幅に向上するでしょう」とシェフラー氏は述べています。研究者たちは品質保証にも注力しています。スタックを構成するすべての部品は、製造工程で直接検査されます。これは、徹底的に検査された部品だけがスタックに組み込まれることを保証するためです。
並行して、フラウンホーファーIWUは、スタックの環境および運転状況への適応能力の向上を目指しています。シェフラー氏は次のように説明しています。「私たちの仮説は、AIの支援も受けながら環境変数に動的に適応することで、水素を節約できるというものです。エンジンが外気温の高い場所で使用されるか低い場所で使用されるか、あるいは平地で使用されるか山岳地帯で使用されるかによって、状況は大きく変わります。現在、スタックは事前に定義された固定された動作範囲で動作しており、このような環境依存の最適化は不可能です。」
フラウンホーファーの専門家たちは、2020年4月20日から24日までハノーバーメッセで開催される「Silberhummel」展示において、その研究アプローチを実証します。Silberhummelは、1940年代にアウトウニオンAGが設計したレーシングカーをベースとしています。フラウンホーファーIWUの開発者たちは、新たな製造手法を用いてこの車両を再現し、最新の技術デモンストレーターを開発しました。彼らの目標は、Silberhummelに先進的な燃料電池技術をベースとした電動エンジンを搭載することです。この技術は、ハノーバーメッセで展示される車両にデジタル投影されます。
シルバフンメルの車体自体も、フラウンホーファーIWUで開発が進む革新的な製造ソリューションと成形プロセスの一例です。しかし、ここでは、コスト効率の高い小ロット生産に重点が置かれています。シルバフンメルの車体パネルは、鋳鋼製の金型を用いた複雑な操作を伴う大型プレス機では成形されませんでした。代わりに、加工しやすい木材で作られたネガ型が使用されました。この目的のために設計された工作機械は、特殊なマンドレルを用いて、車体パネルを木製の金型に少しずつ押し付けました。専門家はこの方法を「インクリメンタル成形」と呼んでいます。「この方法により、フェンダー、ボンネット、さらには路面電車の側面部分など、従来の方法よりもはるかに迅速に目的の部品を作成できます。例えば、車体部品の成形に使用される金型の従来の製造には数ヶ月かかることがあります。私たちのテストでは、木製の金型の製造から完成したパネルまで、わずか1週間弱しかかかりませんでした」とシェフラー氏は述べています。
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投稿日時: 2020年5月5日