Vid Fraunhofer Institute for Machine Tool and Molding Technology (IWU) utvecklar forskare avancerad teknik för tillverkning av bränslecellsmotorer för att möjliggöra snabb och kostnadseffektiv massproduktion. I detta syfte fokuserade IWU-forskarna initialt direkt på hjärtat i dessa motorer och studerar metoder för att tillverka bipolära plattor av tunna metallfolier. På Hannovermässan kommer Fraunhofer (IWU) att visa upp dessa och andra lovande forskningsaktiviteter inom bränslecellsmotorer tillsammans med Silberhummel Racing.
När det gäller att driva elmotorer är bränsleceller ett idealiskt sätt att komplettera batterier för att öka räckvidden. Tillverkning av bränsleceller är dock fortfarande en kostsam process, så det finns fortfarande väldigt få modeller som använder denna drivteknik på den tyska marknaden. Nu arbetar forskare vid Fraunhofer IWU med en mer kostnadseffektiv lösning: ”Vi använder en helhetssyn för att studera alla komponenter i en bränslecellsmotor. Det första man måste göra är att tillhandahålla vätgas, vilket påverkar materialvalet. Det är direkt involverat i bränslecellskraftproduktionen och sträcker sig till själva bränslecellen och temperaturregleringen av hela fordonet”, förklarade Sören Scheffler, projektledare vid Fraunhofer IWU i Chemnitz.
I det första steget fokuserade forskarna på hjärtat i alla bränslecellsmotorer: ”bränslecellsstacken”. Det är här energi genereras i många staplade batterier som består av bipolära plattor och elektrolytmembran.
Scheffler sa: ”Vi undersöker hur man kan ersätta traditionella bipolära grafitplattor med tunna metallfolier. Detta gör det möjligt att massproducera staplar snabbt och ekonomiskt och avsevärt öka produktiviteten.” Forskarna är också engagerade i kvalitetssäkring. Kontrollera varje komponent i stapeln direkt under tillverkningsprocessen. Detta för att säkerställa att endast fullständigt inspekterade delar kan komma in i stapeln.
Samtidigt strävar Fraunhofer IWU efter att förbättra skorstenens förmåga att anpassa sig till miljön och körförhållandena. Scheffler förklarade: ”Vår hypotes är att dynamisk justering av miljövariabler med hjälp av AI kan spara väte. Oavsett om man använder motorn vid höga eller låga temperaturer, eller om man använder motorn på slätt eller i en högtemperaturmiljö, kommer det att vara annorlunda. För närvarande arbetar skorstenen inom ett förutbestämt fast driftsområde, vilket inte tillåter sådan miljöberoende optimering.”
Experter från Fraunhofer-laboratoriet presenterar sina forskningsmetoder på Silberhummel-utställningen på Hannovermässan den 20–24 april 2020. Silberhummel är baserad på en racerbil som designades av Auto Union på 1940-talet. Utvecklarna bakom Fraunhofer IWU har nu använt nya tillverkningsmetoder för att rekonstruera fordonet och skapa moderna teknikdemonstratörer. Deras mål är att utrusta Silberhummel med en elmotor baserad på avancerad bränslecellsteknik. Denna teknik har projicerats digitalt på Hannovermässan.
Själva Silberhummel-karossen är också ett exempel på innovativa tillverkningslösningar och gjutprocesser som vidareutvecklats av Fraunhofer IWU. Fokus här ligger dock på lågkostnadstillverkning i små serier. Silberhummels karosspaneler formas inte av stora stansmaskiner, vilket innebär komplexa operationer med gjutna stålverktyg. Istället används en honform av trä som är lätt att bearbeta. En maskin som är utformad för detta ändamål använder en speciell dorn för att pressa karosspanelen lite i taget mot träformen. Experter kallar denna metod för "stegvis formning". "Jämfört med den traditionella metoden, oavsett om det är stänkskärmen, motorhuven eller sidan av spårvagnen, kan denna metod producera de nödvändiga delarna snabbare. Till exempel konventionell tillverkning av verktyg som används för att tillverka karossdelar kan ta flera månader. Vi behöver mindre än en vecka från tillverkningen av träformen till testningen av den färdiga panelen", sa Scheffler.
Publiceringstid: 24 sep-2020