Bij het Fraunhofer Instituut voor werktuigmachines en vormtechnologie IWU, onderzoekers ontwikkelen geavanceerde technologie voor de productie van brandstofcelmotoren met als doel hun snelle en kosteneffectieve serieproductie te vergemakkelijken. Hiertoe, de IWU-onderzoekers richten zich in eerste instantie direct op het hart van deze motoren en werken aan manieren om bipolaire platen te vervaardigen uit dunne metaalfolies. Op de Hannover Messe, Fraunhofer IWU zal deze en andere veelbelovende onderzoeksactiviteiten voor brandstofcelmotoren presenteren met de Silberhummel-raceauto.

Als het gaat om het leveren van energie aan elektrische motoren, brandstofcellen zijn een ideale aanvulling op batterijen om het rijbereik te vergroten. Echter, de productie van brandstofcellen blijft een kostenintensief proces, er zijn dus nog relatief weinig voertuigmodellen met deze aandrijftechniek op de Duitse markt. Nu werken de onderzoekers van Fraunhofer IWU aan een meer kosteneffectieve oplossing:"We hanteren een holistische benadering en kijken naar alle componenten in een brandstofcelmotor. Het begint met de levering van waterstof, beïnvloedt de keuze van materialen die direct betrokken zijn bij de opwekking van elektriciteit in brandstofcellen, en het strekt zich uit tot thermoregulatie in de cel zelf en in het voertuig als geheel, " legt Sören Scheffler uit, projectmanager bij Fraunhofer IWU in Chemnitz.

Brandstofcellen:snelle en voordelige grootschalige productie

Als eerste stap, de onderzoekers richten zich op het hart van elke brandstofcelmotor:de 'stack'. Hier wordt energie opgewekt in een aantal gestapelde cellen bestaande uit bipolaire platen en elektrolytmembranen.

"We onderzoeken hoe we conventionele bipolaire grafietplaten kunnen vervangen door dunne metaalfolies. Dit zou het mogelijk maken om snel en economisch op grote schaal stapels te vervaardigen en zou de productiviteit aanzienlijk verhogen, ", zegt Scheffler. De onderzoekers richten zich ook op kwaliteitsborging. Elk onderdeel in de stapels wordt direct in het productieproces geïnspecteerd. Dit moet ervoor zorgen dat alleen volledig onderzochte onderdelen in een stapel terechtkomen.

parallel, Fraunhofer IWU heeft tot doel het vermogen van stapels om zich aan te passen aan de omgeving en de rijsituatie te verbeteren. Scheffler legt uit, "Onze hypothese is dat dynamische aanpassing aan omgevingsvariabelen - ook geholpen door AI - kan helpen waterstof te besparen. Het maakt een verschil of een motor wordt gebruikt bij hoge of lage buitentemperaturen, of het nu op vlaktes of in de bergen wordt gebruikt. Momenteel, stapels werken in een vooraf gedefinieerde, vast werkbereik dat dit soort omgevingsafhankelijke optimalisatie niet toelaat."

De Fraunhofer-experts zullen hun onderzoeksaanpak demonstreren met hun Silberhummel-tentoonstelling op de Hannover Messe van 20 tot 24 april, 2020. De Silberhummel is gebaseerd op een raceauto die in de jaren 40 is ontworpen door Auto Union AG. De ontwikkelaars van Fraunhofer IWU hebben nu nieuwe productiemethoden gebruikt om dit voertuig te reconstrueren en een moderne technologiedemonstrator te creëren. Hun doel is om de Silberhummel uit te rusten met een elektrische motor op basis van geavanceerde brandstofceltechnologie. Deze technologie zal op de Hannover Messe al digitaal in het voertuig worden geprojecteerd.

De Silberhummel-body zelf is ook een voorbeeld van de innovatieve productieoplossingen en vormprocessen die bij Fraunhofer IWU verder worden ontwikkeld. Hier, echter, de focus ligt op het kosteneffectief vervaardigen van kleine batches. Het carrosseriepaneel van de Silberhummel werd niet gevormd met grote persen met complexe bewerkingen met gietstalen gereedschappen. In plaats daarvan, Er werden negatieve mallen van gemakkelijk bewerkbaar hout gebruikt. Een hiervoor ontworpen werktuigmachine drukte het carrosseriepaneel beetje bij beetje met een speciale doorn op de houten mal. Experts noemen deze methode 'incrementeel vormen'. "Het resulteert in een veel snellere creatie van de gewenste componenten dan met de conventionele methode - of het nu gaat om spatborden, kappen of zelfs zijdelen van trams. De conventionele vervaardiging van de gereedschappen die worden gebruikt om lichaamsdelen te vormen, bijvoorbeeld, kan enkele maanden duren. We hadden iets minder dan een week nodig voor onze tests - van de vervaardiging van de houten mal tot het afgewerkte paneel, ’, zegt Scheffler.