Aan het Fraunhofer Instituut voor Gereedschapsmachine- en Vormtechnologie (IWU) ontwikkelen onderzoekers geavanceerde technologieën voor de productie van brandstofcelmotoren om snelle en kosteneffectieve massaproductie mogelijk te maken. Hiervoor richtten onderzoekers van IWU zich aanvankelijk rechtstreeks op de kern van deze motoren en bestudeerden ze 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.
Brandstofcellen zijn een ideale aanvulling op batterijen voor de aandrijving van elektromotoren en vergroten zo de actieradius. De productie van brandstofcellen is echter nog steeds een kostbaar proces, waardoor er nog maar weinig modellen met deze aandrijftechnologie op de Duitse markt zijn. Onderzoekers van Fraunhofer IWU werken nu aan een kosteneffectievere oplossing: "We gebruiken een holistische benadering om alle componenten van een brandstofcelmotor te bestuderen. Allereerst leveren we waterstof, wat van invloed is op de materiaalkeuze. Het is direct betrokken bij de energieopwekking door brandstofcellen en heeft ook invloed op de brandstofcel zelf en de temperatuurregeling van het hele voertuig", legt Sören Scheffler, projectmanager van Fraunhofer IWU Chemnitz, uit.
In de eerste stap richtten de onderzoekers zich op het hart van elke brandstofcelmotor: de 'brandstofcelstapel'. Hier wordt energie opgewekt in veel gestapelde batterijen, bestaande uit bipolaire platen en elektrolytmembranen.
Scheffler zei: "We onderzoeken hoe we traditionele bipolaire grafietplaten kunnen vervangen door dunne metaalfolies. Dit maakt snelle en economische massaproductie van stapels mogelijk en verhoogt de productiviteit aanzienlijk." De onderzoekers zetten zich ook in voor kwaliteitsborging. Ze controleren elk onderdeel in de stapel direct tijdens het productieproces. Zo zorgen we ervoor dat alleen volledig geïnspecteerde onderdelen de stapel kunnen betreden.
Tegelijkertijd streeft Fraunhofer IWU ernaar de aanpassing van de schoorsteen aan de omgeving en rijomstandigheden te verbeteren. Scheffler legt uit: "Onze hypothese is dat met behulp van AI dynamische aanpassing van omgevingsvariabelen waterstof kan worden bespaard. Of de motor nu bij hoge of lage temperaturen wordt gebruikt, of op het land of in een omgeving met hoge temperaturen, het zal anders zijn. Momenteel werkt de schoorsteen binnen een vooraf bepaald vast werkingsbereik, wat een dergelijke omgevingsafhankelijke optimalisatie niet mogelijk maakt."
Experts van het Fraunhofer Laboratorium presenteren hun onderzoeksmethoden op de Silberhummel-tentoonstelling op de Hannover Messe, van 20 tot en met 24 april 2020. De Silberhummel is gebaseerd op een raceauto die Auto Union in de jaren 40 ontwierp. De ontwikkelaars van Fraunhofer IWU hebben nu nieuwe productiemethoden gebruikt om de auto te reconstrueren en moderne technologiedemonstraties te creëren. Hun doel is om de Silberhummel uit te rusten met een elektromotor gebaseerd op geavanceerde brandstofceltechnologie. Deze technologie is digitaal geprojecteerd op de Hannover Messe.
De carrosserie van Silberhummel zelf is ook een voorbeeld van innovatieve productieoplossingen en gietprocessen die verder zijn ontwikkeld door Fraunhofer IWU. De focus ligt hier echter op goedkope productie in kleine series. De carrosseriepanelen van Silberhummel worden niet gevormd door grote stansmachines, waarvoor complexe bewerkingen met gietstalen gereedschappen nodig zijn. In plaats daarvan wordt een vrouwelijke mal van hout gebruikt die gemakkelijk te bewerken is. Een speciaal hiervoor 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 de spatborden, de motorkap of de zijkant van de tram, kan deze methode de benodigde onderdelen sneller produceren. De conventionele productie van gereedschappen voor carrosseriedelen kan bijvoorbeeld enkele maanden duren. We hebben minder dan een week nodig van de productie van de houten mal tot het testen van het voltooide paneel", aldus Scheffler.
Plaatsingstijd: 24-09-2020