No Instituto Fraunhofer de Máquinas-Ferramenta e Tecnologia de Conformação IWU, pesquisadores estão desenvolvendo tecnologia avançada para a fabricação de motores de células a combustível, com o objetivo de facilitar sua produção em série de forma rápida e econômica. Para isso, os pesquisadores do IWU estão inicialmente focando diretamente no coração desses motores e trabalhando em métodos para fabricar placas bipolares a partir de finas lâminas metálicas. Na Hannover Messe, o Fraunhofer IWU apresentará essas e outras atividades promissoras de pesquisa em motores de células a combustível com o carro de corrida Silberhummel.
Quando se trata de fornecer energia para motores elétricos, as células de combustível são uma maneira ideal de complementar as baterias e aumentar a autonomia. No entanto, a fabricação de células de combustível ainda é um processo de alto custo, por isso ainda existem relativamente poucos modelos de veículos com essa tecnologia de propulsão no mercado alemão. Agora, os pesquisadores do Fraunhofer IWU estão trabalhando em uma solução mais econômica: “Adotamos uma abordagem holística e analisamos todos os componentes de um motor de célula de combustível. Isso começa com o fornecimento de hidrogênio, influencia a escolha dos materiais diretamente envolvidos na geração de eletricidade nas células de combustível e se estende à termorregulação na própria célula e no veículo como um todo”, explica Sören Scheffler, gerente de projetos do Fraunhofer IWU em Chemnitz.
Como primeiro passo, os pesquisadores se concentram no coração de qualquer motor de célula de combustível: a "pilha". É aqui que a energia é gerada em uma série de células empilhadas, compostas por placas bipolares e membranas eletrolíticas.
“Estamos pesquisando como podemos substituir as placas bipolares de grafite convencionais por finas lâminas de metal. Isso permitiria que as pilhas fossem fabricadas de forma rápida e econômica em larga escala, aumentando significativamente a produtividade”, afirma Scheffler. Os pesquisadores também estão focados no controle de qualidade. Cada componente das pilhas é inspecionado diretamente no processo de fabricação. Isso visa garantir que apenas as peças que foram totalmente examinadas cheguem à pilha.
Em paralelo, o Fraunhofer IWU visa aprimorar a capacidade das pilhas de hidrogênio de se adaptarem ao ambiente e à situação de condução. Scheffler explica: “Nossa hipótese é que o ajuste dinâmico às variáveis ambientais — também auxiliado por IA — pode ajudar a economizar hidrogênio. Faz diferença se um motor é usado em altas ou baixas temperaturas externas, ou se é usado em planícies ou em montanhas. Atualmente, as pilhas de hidrogênio operam em uma faixa de operação fixa e predefinida que não permite esse tipo de otimização dependente do ambiente.”
Os especialistas do Fraunhofer demonstrarão sua abordagem de pesquisa com o protótipo Silberhummel na Hannover Messe, de 20 a 24 de abril de 2020. O Silberhummel é baseado em um carro de corrida projetado pela Auto Union AG na década de 1940. Os desenvolvedores do Fraunhofer IWU utilizaram novos métodos de fabricação para reconstruir este veículo e criar um demonstrador de tecnologia moderna. Seu objetivo é equipar o Silberhummel com um motor elétrico baseado em tecnologia avançada de células de combustível. Essa tecnologia já será projetada digitalmente no veículo durante a Hannover Messe.
A própria carroceria do Silberhummel também é um exemplo das soluções inovadoras de fabricação e dos processos de conformação que estão sendo aprimorados no Fraunhofer IWU. Aqui, no entanto, o foco está na fabricação de pequenos lotes com baixo custo. O painel da carroceria do Silberhummel não foi moldado com grandes prensas que envolvem operações complexas com ferramentas de aço fundido. Em vez disso, foram utilizados moldes negativos feitos de madeira de fácil usinagem. Uma máquina-ferramenta projetada para esse fim pressionou o painel da carroceria sobre o molde de madeira, pouco a pouco, usando um mandril especial. Os especialistas chamam esse método de "conformação incremental". "Ele resulta em uma criação muito mais rápida dos componentes desejados do que com o método convencional — sejam para-lamas, capôs ou mesmo laterais de bondes. A fabricação convencional das ferramentas usadas para moldar as peças da carroceria, por exemplo, pode levar vários meses. Precisamos de pouco menos de uma semana para nossos testes — da fabricação do molde de madeira ao painel acabado", diz Scheffler.
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Data da publicação: 05 de maio de 2020