В Институте станкостроения и литья под давлением им. Фраунгофера (IWU) исследователи разрабатывают передовые технологии производства двигателей на топливных элементах для обеспечения быстрого и экономически эффективного массового производства. С этой целью исследователи IWU первоначально сосредоточились непосредственно на устройстве этих двигателей и изучают методы изготовления биполярных пластин из тонких металлических фольг. На выставке Hannover Messe Институт Фраунгофера IWU представит эти и другие перспективные направления исследований в области двигателей на топливных элементах совместно с командой Silberhummel Racing.
Когда речь идет о питании электродвигателей, топливные элементы являются идеальным способом дополнить батареи для увеличения запаса хода. Однако производство топливных элементов по-прежнему является дорогостоящим процессом, поэтому на немецком рынке пока очень мало моделей, использующих эту технологию привода. Теперь исследователи из Института Фраунгофера IWU работают над более экономичным решением: «Мы используем целостный подход к изучению всех компонентов двигателя на топливных элементах. Первым делом нужно обеспечить подачу водорода, что влияет на выбор материалов. Он непосредственно участвует в выработке энергии топливным элементом и распространяется на сам топливный элемент и регулирование температуры всего автомобиля», — пояснил руководитель проекта Института Фраунгофера IWU в Хемнице Сёрен Шеффлер.
На первом этапе исследователи сосредоточились на сердце любого двигателя на топливных элементах: «блоке топливных элементов». Именно здесь вырабатывается энергия во множестве блоков батарей, состоящих из биполярных пластин и электролитных мембран.
Шеффлер сказал: «Мы изучаем, как заменить традиционные графитовые биполярные пластины тонкими металлическими фольгами. Это позволит быстро и экономично производить пакеты в больших количествах и значительно повысить производительность». Исследователи также уделяют большое внимание обеспечению качества. Каждый компонент в пакете проверяется непосредственно в процессе производства. Это гарантирует, что в пакет попадают только полностью проверенные детали.
В то же время институт Фраунгофера IWU стремится улучшить способность дымовой трубы адаптироваться к окружающей среде и условиям эксплуатации. Шеффлер пояснил: «Наша гипотеза заключается в том, что с помощью ИИ динамическая регулировка параметров окружающей среды позволит экономить водород. Независимо от того, используется ли двигатель при высоких или низких температурах, на равнине или в условиях высоких температур, это будет по-разному. В настоящее время дымовая труба работает в пределах заданного фиксированного диапазона рабочих температур, что не позволяет проводить такую оптимизацию в зависимости от условий окружающей среды».
Специалисты лаборатории Фраунгофера представят свои методы исследований на выставке Silberhummel в выставочном центре Hannover Messe с 20 по 24 апреля 2020 года. Silberhummel создан на основе гоночного автомобиля, разработанного компанией Auto Union в 1940-х годах. Разработчики из Fraunhofer IWU использовали новые методы производства для реконструкции автомобиля и создания современных демонстрационных образцов. Их цель — оснастить Silberhummel электродвигателем на основе передовой технологии топливных элементов. Эта технология была продемонстрирована в цифровом формате в выставочном центре Hannover Messe.
Сам кузов Silberhummel также является примером инновационных производственных решений и процессов формования, разработанных Институтом Фраунгофера IWU. Однако здесь акцент делается на экономичном производстве в небольших партиях. Панели кузова Silberhummel не формуются на крупных штамповочных станках, требующих сложных операций с литыми стальными инструментами. Вместо этого используется деревянная форма, легко поддающаяся обработке. Специально разработанный для этой цели станок с помощью специальной оправки постепенно прижимает панель кузова к деревянной форме. Специалисты называют этот метод «пошаговым формованием». «По сравнению с традиционным методом, будь то крыло, капот или боковая часть трамвая, этот метод позволяет производить необходимые детали быстрее. Например, традиционное изготовление инструментов для изготовления деталей кузова может занимать несколько месяцев. Нам же требуется менее недели от изготовления деревянной формы до тестирования готовой панели», — сказал Шеффлер.
Дата публикации: 24 сентября 2020 г.