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費用対効果の高い量産化を目指し、先進的な製造技術の開発に取り組んでいます。IWUの研究者たちは、まずエンジンの心臓部であるバイポーラプレートに焦点を当て、薄い金属箔からバイポーラプレートを製造する方法の研究を進めています。フラウンホーファーIWUは、ハノーバーメッセにおいて、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の成果を、レーシングカー「ジルバーフンメル」とともに展示します。
電気モーターのエネルギー供給に関しては、燃料電池はバッテリーを補完して走行距離を伸ばす理想的な方法です。しかし、燃料電池の製造は依然としてコストのかかるプロセスであるため、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ないです。現在、フラウンホーファーIWUの研究者たちは、よりコスト効率の良いソリューション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ます。水素の供給から始まり、燃料電池で発電に直接関わる材料の選択に影響を与え、セル自体と車両全体の温度制御にまで及びます」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であるゾーレン・シェフラーは説明します。
第一段階として、研究者たちは燃料電池エンジンの心臓部である「スタック」に注目する。スタックとは、双極板と電解質膜で構成された複数のセルを積み重ねた部分でエネルギーが生成される場所である。
「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、スタックを大規模かつ迅速に経済的に製造できるようになり、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。スタックのすべての部品は製造工程で直接検査されます。これは、完全に検査された部品のみがスタックに組み込まれることを保証するためです。
同時に、フラウンホーファーIWUは、スタックが環境や走行状況に適応する能力を向上させることを目指している。シェフラー氏は次のように説明する。「我々の仮説は、AIの支援も受けながら環境変数に動的に調整することで、水素の節約につながるというものです。エンジンが外気温が高いか低いか、あるいは平地で使われるか山岳地帯で使われるかによって、消費量は大きく変わります。現在、スタックはあらかじめ定義された固定の動作範囲内で動作するため、このような環境に応じた最適化はできません。」
フラウンホーファー研究所の専門家たちは、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展示会で、彼らの研究アプローチを「ジルバーフンメル」展示を通して紹介します。ジルバーフンメルは、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にしています。フラウンホーファーIWUの開発者たちは、新しい製造方法を用いてこの車両を復元し、最新の技術デモンストレーターを作り上げました。彼らの目標は、ジルバーフンメルに先進的な燃料電池技術に基づいた電気モーターを搭載することです。この技術は、ハノーバーメッセで既にデジタル投影によって車両に反映される予定です。
ジルバーフンメルの車体自体も、フラウンホーファーIWUでさらに開発が進められている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。ただし、ここでは、少量生産のコスト効率の良い製造に重点が置かれています。ジルバーフンメルの車体パネルは、鋳鋼製の工具を使った複雑な操作を伴う大型プレス機で成形されたのではなく、加工しやすい木材で作られたネガティブ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が、特殊なマンドレルを使用して、車体パネルを木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。「フェンダー、ボンネット、路面電車の側面など、従来の方法よりもはるかに速く目的の部品を作成できます。たとえば、車体部品を成形するために使用される工具の従来の製造には数か月かかる場合があります。私たちのテストでは、木型の製造から完成したパネルまで、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