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TOOLS & TECHNOLOGIEN 8 DESIGN&ELEKTRONIK 12 2020 www designelektronik de Alle Bilder Fraunhofer LBF Elektromobilität Fraunhofer LBF Leichtbau-Batteriepack vergrößert Reichweite 40 Prozent weniger als ein Batteriepack aus Aluminium wiegt eine Leichtbauversion die Forscher des Fraunhofer LBF entwickelt haben Sie besteht aus Faser-Kunststoff-Verbundwerkstoffen und durch das eingesparte Gewicht kann sie die Reichweite und die Dynamik eines Elektrofahrzeugs erhöhen Aufgrund der hohen Menge benötigter Batteriezellen sind Batteriepacks für Elektrofahrzeuge aktuell sehr schwer wenn die geforderten hohen Reichweiten jenseits von 500 Kilometer erreicht werden sollen Die mechanische Struktur um die Zellen wie Zellhalter und insbesondere das gegenwärtig aus Aluminium oder Stahl hergestellte Gehäuse addieren sich neben den elektrischen Komponenten zu einem hohen Gesamtgewicht von mehreren Hundert Kilogramm So kann je nach Fahrzeugdesign die mechanische Struktur des Batteriepacks mehr als 30 Prozent von dessen Gesamtmasse ausmachen »Um die gravimetrische Energiedichte zu erhöhen ohne die Zelltechnik verändern zu müssen ist es somit naheliegend die notwendigen mechanischen Strukturen der Batteriepacks leichter zu bauen« betont Dr Felix Weidmann der das Forschungsprojekt am FraunhoferInstitut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF betreut Ein deutliches Leichtbaupotenzial sieht er in der gezielten Nutzung von Faser-Kunststoff-Verbunden FKV »Jedoch müssen Lösungen kostenmäßig wettbewerbsfähig sein und den kritischen Aspekt des Brandwiderstands berücksichtigen « Vor diesem Hintergrund hat das Forscherteam des Fraunhofer LBF ein Leichtbau-Batteriepackgehäuse aus Endlosfaser verstärkten Thermoplasten im Sandwichaufbau hergestellt Dazu nutzte es ein neuartiges Verfahren das den hocheffizienten Schaumspritzguss mit thermoplastischen FKV kombiniert Durch dieses sogenannte In-Situ-FKVSandwich-Verfahren lassen sich fertige Leichtbau-Batteriegehäuse innerhalb von rund zwei Minuten ohne Nachbearbeitung fertigen Bild 1 Darüber hinaus lassen sich Funktionen beispielsweise die thermische Isolationsfähigkeit des hergestellten Batteriegehäuses im gleichen Prozessschritt integrieren Mit klassischen metallischen Konstruktionsmaterialien und Fertigungsverfahren wäre dies nicht möglich Durch die Wahl geeigneter Flammschutzmittel und Strukturen lässt sich ein hoher Widerstand gegenüber