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でコスト効率の高い大量生産を可能にする先進的な製造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を研究しています。ハノーバーメッセでは、フラウンホーファーIWUはシルバーフンメル・レーシングと共に、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紹介します。
電気エンジンの駆動源として、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採用したモデルはまだごくわずかです。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、燃料電池エンジンのすべてのコンポーネントを総合的に研究するためのアプローチを採用しています。まず最初に行うことは、材料の選択に影響を与える水素を供給することです。水素は燃料電池の発電に直接関与し、燃料電池自体や車両全体の温度調節にも影響を及ぼします」と、ケムニッツ・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セーレン・シェフラー氏は説明します。
最初のステップとして、研究者たちは燃料電池エンジンの心臓部である「燃料電池スタック」に焦点を当てました。これは、バイポーラプレートと電解質膜で構成される多数の積層型バッテリーでエネルギーが生成される場所です。
シェフラー氏は、「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します」と述べています。研究者たちは品質保証にも力を入れています。製造工程中にスタック内のすべての部品を直接検査し、完全に検査された部品だけがスタックに組み込めるようにしています。
同時に、フラウンホーファーIWUは、煙突の環境適応能力と運転条件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の助けを借りて環境変数を動的に調整することで水素を節約できるというものです。エンジンを高温または低温で使用する場合、あるいは平地で使用する場合と高温環境で使用する場合では、状況は異なります。現在、スタックは事前に設定された固定された動作範囲内で動作しており、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「Silberhummel」展において、研究成果を発表します。Silberhummelは、1940年代にアウトウニオン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構築し、最新技術の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デジタル映像で紹介されました。
シルバーフンメルの車体自体も、フラウンホーファーIWUによってさらに開発された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、ここでの焦点は、少量生産による低コストです。シルバーフンメルの車体パネルは、鋳鋼工具の複雑な操作を伴う大型スタンピングマシンでは成形されません。代わりに、加工しやすい木製の雌型が使用されます。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使用して、車体パネルを木製の型の上で少しずつ押し付けます。専門家はこの方法を「インクリメンタルシェーピング」と呼んでいます。「従来の方法と比較して、フェンダー、ボンネット、路面電車の側面など、この方法は必要な部品をより早く製造できます。たとえば、車体部品の製造に使用される従来のツールの製造には数ヶ月かかる場合があります。木型の製作から完成したパネルのテストまで、1週間もかかりません」とシェフラー氏は述べています。
投稿日時: 2020年9月24日