Bij het Fraunhofer Instituut voor Gereedschapswerktuigen en Vormgeving IWU ontwikkelen onderzoekers geavanceerde technologieën voor de productie van brandstofcelmotoren, om snelle en kostenefficiënte massaproductie mogelijk te maken. IWU-onderzoekers hebben zich in eerste instantie gericht op het hart van deze motoren en onderzoeken methoden voor het maken van bipolaire platen uit dunne metaalfolies. Op de Hannover Messe presenteert Fraunhofer IWU deze en andere veelbelovende onderzoeksactiviteiten op het gebied van brandstofcelmotoren samen met Silberhummel Racing.
Als het gaat om het aandrijven van elektrische motoren, zijn brandstofcellen een ideale manier om accu's aan te vullen en de actieradius te vergroten. De productie van brandstofcellen is echter nog steeds een kostbaar proces, waardoor er in Duitsland nog maar weinig modellen met deze aandrijftechnologie verkrijgbaar zijn. Onderzoekers van Fraunhofer IWU werken nu aan een kosteneffectievere oplossing: "We hanteren een holistische benadering om alle componenten van een brandstofcelmotor te bestuderen. De eerste stap is het leveren van waterstof, wat van invloed is op de materiaalkeuze. Het speelt een directe rol bij de energieopwekking in de brandstofcel en strekt zich uit tot de brandstofcel zelf en de temperatuurregeling van het gehele voertuig", aldus Sören Scheffler, projectmanager bij Fraunhofer IWU Chemnitz.
In de eerste stap concentreerden de onderzoekers zich op het hart van elke brandstofcelmotor: de "brandstofcelstapel". Dit is de plek waar energie wordt opgewekt in een reeks gestapelde batterijen die bestaan uit bipolaire platen en elektrolytmembranen.
Scheffler zei: "We onderzoeken hoe we traditionele grafietbipolaire platen kunnen vervangen door dunne metaalfolies. Dit maakt het mogelijk om stacks snel en economisch in massaproductie te vervaardigen en de productiviteit aanzienlijk te verhogen." De onderzoekers zetten zich ook in voor kwaliteitsborging. Elk onderdeel in de stack wordt tijdens het productieproces direct gecontroleerd. Dit om ervoor te zorgen dat alleen volledig geïnspecteerde onderdelen in de stack terechtkomen.
Tegelijkertijd streeft Fraunhofer IWU ernaar het aanpassingsvermogen van de schoorsteen aan de omgeving en de rijomstandigheden te verbeteren. Scheffler legt uit: "Onze hypothese is dat we met behulp van AI, door dynamisch omgevingsvariabelen aan te passen, waterstof kunnen besparen. Of de motor nu bij hoge of lage temperaturen draait, of in een vlakke of een hete omgeving, het zal verschillen. Momenteel werkt de schoorsteen binnen een vooraf bepaald, vast werkingsbereik, waardoor een dergelijke omgevingsafhankelijke optimalisatie niet mogelijk is."
Experts van het Fraunhofer Laboratorium presenteren hun onderzoeksmethoden op de Silberhummel-tentoonstelling in de Hannover Messe van 20 tot en met 24 april 2020. Silberhummel is gebaseerd op een raceauto die in de jaren 40 door Auto Union werd ontworpen. De ontwikkelaars van Fraunhofer IWU hebben nu nieuwe productiemethoden gebruikt om het voertuig te reconstrueren en moderne technologiedemonstraties te creëren. Hun doel is om Silberhummel uit te rusten met een elektrische motor op basis van geavanceerde brandstofceltechnologie. Deze technologie is digitaal geprojecteerd op de Hannover Messe.
De carrosserie van de Silberhummel is zelf ook een voorbeeld van innovatieve productiemethoden en vormprocessen die door Fraunhofer IWU verder zijn ontwikkeld. De focus ligt hier echter op goedkope productie in kleine series. De carrosseriepanelen van de Silberhummel worden niet gevormd door grote stempelmachines, die complexe bewerkingen met gegoten stalen gereedschappen vereisen. In plaats daarvan wordt een eenvoudige, houten mal gebruikt. Een speciaal daarvoor ontworpen machine gebruikt een speciale doorn om het carrosseriepaneel beetje bij beetje op de houten mal te persen. Experts noemen deze methode 'incrementeel vormen'. "Vergeleken met de traditionele methode, of het nu gaat om een spatbord, een motorkap of een zijpaneel, kunnen we met deze methode de benodigde onderdelen sneller produceren. De conventionele productie van gereedschappen voor carrosseriedelen kan bijvoorbeeld maanden duren. Wij hebben minder dan een week nodig, van de productie van de houten mal tot het testen van het afgewerkte paneel", aldus Scheffler.
Geplaatst op: 24 september 2020