Neues Konzept für Batteriegehäuse soll Gewicht reduzieren und mehr Sicherheit bieten
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Gemeinsam mit dem RISE Department Polymer, Fiber and Composite in Schweden sowie dem Fraunhofer IWU und FiberCheck in Deutschland hat AP&T ein neuartiges Batteriegehäuse für Elektroautos entwickelt. Durch die Kombination von Aluminiumschaum und kohlenstofffaserbasiertem Sheet Molding Compound (C-SMC) in ein und demselben Bauteil ist es gelungen, das Gewicht zu reduzieren und die Crashsicherheit zu erhöhen. Die Herstellung selbst erfolgt in einem einzigen Umformschritt.
Ein angemessener Schutz des Herzstücks des Fahrzeugs – der Batterie – ist ein wichtiges Ziel für alle Hersteller von Elektroautos. Es wird kontinuierlich daran gearbeitet, das Gewicht zu reduzieren. Was ist also die optimale Lösung?
„Batteriegehäuse werden mittlerweile aus Stahl, Aluminium, SMC-Materialien oder sogar aus einer Kombination verschiedener Materialien gefertigt, um den Anforderungen an Kosten, Leichtbau und Sicherheit gerecht zu werden“, erklärt Dr. Michael Machhammer, Manager of Development for Forming Processes & Tooling bei AP&T.
Die Lösung der Projektpartner vereint viele der von Automobilherstellern gestellten Anforderungen. Im Vergleich zu einem Batteriegehäuse aus Stahl, das mittels Blechumformung hergestellt wurde und als Referenz diente, konnte eine Gewichtsreduzierung von 18 % erzielt werden. Die Simulationsergebnisse zeigten zudem, dass die Crashsicherheit erheblich verbessert wurde. Bei einem Seitenaufprall zeigten die Simulationsergebnisse, dass die Materialverformung um 75 % reduziert wurde. Bei der Simulation des Pollertests (Aufprall von unten) konnte eine Verbesserung von etwa 30 % festgestellt werden.
Kostengünstige Herstellung
Für die Industrialisierung einer neuen Designlösung ist es von entscheidender Bedeutung, dass sie in einem effizienten und kostengünstigen Prozess hergestellt werden kann, und auch hier wurde das Projektziel erreicht. Das gesamte Bauteil wird in einem einzigen Schritt gefertigt. C-SMC-Material wird zusammen mit speziellen gestickten Sensoren auf das Aluminiumschaum-Verbundmaterial aufgebracht. Um eine hohe Genauigkeit bei der Umformung zu erreichen, wird die Verwendung einer servohydraulischen Presse und eines speziellen Werkzeugs empfohlen. Die integrierten Sensoren können Temperatur, Luftfeuchtigkeit und verschiedene andere Parameter innerhalb des Akkupacks messen, die sich auf die Kapazität und Lebensdauer der Akkuzellen auswirken können.
„Unsere Ergebnisse zeigen, wie die nächste Generation von optimierten Batteriegehäusen entworfen und hergestellt werden kann. Jetzt freuen wir uns darauf, unsere Lösung interessierten OEMs und Tier-1-Zulieferern vorzustellen“, sagt Dr. Machhammer.
Wer war in dem Projekt wofür verantwortlich?
- AP&T hat das Werkzeug entworfen und hergestellt, und das Demonstrationsbauteil wurde von RISE mit einer von AP&T hergestellten servohydraulischen Presse gefertigt.
- RISE hat das Demonstrationsbauteil in seiner Testanlage im schwedischen Piteå hergestellt.
- Das Fraunhofer IWU hat das Bauteil konstruiert und die Simulationen durchgeführt.
- FiberCheck entwarf und fertigte die Sensoren, die während des bei RISE durchgeführten One-Shot-Pressformens in die C-SMC/Aluminiumschaum-Hybridstruktur integriert wurden.
- Vinnova, die schwedische Innovationsagentur, trug zur Finanzierung bei.
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