CAR e-BO - Carbon SMC Batteriegehäuse für e-Mobility Body-in-White

Ein effizienter Energiespeicher gilt als Schlüsseltechnologie auf dem Weg zu einem zukunftsfähigen Elektrofahrzeug. Maximale Leistung und Ladekapazität sowie absolute Sicherheit bei der Stromführung sind das Ziel. Reduzierte Massen führen zu einem verringerten Energieumsatz. Faser-Kunststoff-Verbunde (FKV), denen ein hohes Leichtbaupotential zugesprochen wird, jedoch bisher als nicht großseriengeeignet bewertet wurden, rücken aufgrund veränderter Anforderungen nun in den Fokus der Automobilindustrie. Folgen des Klimawandels, endliche Ressourcen sowie der Diesel-Abgasskandal führen in der Bevölkerung und in vielen Industriezweigen zu einem wachsenden Umweltbewusstsein und fördern die E-Mobilität. Was bislang fehlt sind annehmbare Fahrzeugreichweiten und Fahrzeugfinanzierungsmodelle. Traktionsbatterien sind Kernkomponeten von E-Fahrzeugen mit vielfältigen Anforderungen und Zielkonflikten hinsichtlich Crashsicherheit, Package, Kühlung, Dichtigkeit, Korrosionsschutz und elektromagnetische Abschirmung. Aktuell werden für Batteriewannen vorwiegend AlMg-Gußbauteile oder Stahl-Tiefziehkomponenten eingesetzt. Hohe Stückzahlen, kurze Taktzeiten, Branchenerfahrung mit Stahl und Aluminium, sowie bisher nicht klar definierte Crashanforderungen sind Gründe für die Werkstoffwahl. Die neue Presstechnologie Carbon Sheet Molding Compound (C-SMC) bietet das Potenzial für einen robusten Prozess, der die genannten Branchenanforderungen erfüllen würde. Die Vorteile gegenüber einer Alu- oder Stahllösung sind wie folgt zusammenzufassen: - Gewichtsersparnis des Materials gegenüber Aluguss um nahezu Faktor 2, bei näherungsweise gleicher Festigkeit - Recyclingansatz für sekundäres Carbonfasermaterial (Second Life-Anwendungen) - Funktionsintegration von mehreren Prozessschritten im One-Shot-Verfahren Ziel des Forschungsvorhabens ist, den Einsatz von C-SMC anhand eines modularen Batteriewannenkonzeptes zu untersuchen, welches sich nach dem Bedarf eines universellen Einsatzes für verschiedene Fahrzeugplattformen richtet. Durch die Skalierungseffekte sollen hohe Stückzahlen ermöglicht werden, um finanzielle Vorteile für Endverbrauche zu schaffen. Darüber hinaus nimmt sich das Forschungsprojekt der Thematik an, Strukturbauteile mit recycelten sekundären Carbonsfaser-Prepregmaterial herzustellen. Berechnungs-, Konstruktions- und Fertigungsansätze für C-SMC Anwendungen im Automobilbau sind bislang kaum erforscht. Ein zusätzlicher Innovationsschub ergibt sich durch einen branchenübergreifenden Ergebnistransfer. Skalierbare Berechnungsansätze ermöglichen einen vielfältigen Einsatz. Zusammenfassend resultieren folgende Projektziele: - Massenreduktion der Batterie um mindestens 11% - Skalierbare Ergebnisse die eine Modulbaulösung ermöglichen - Addition der Module nach Fahrzeuggröße/Art und Reichweite - Ableiten von Dimensionierungsrichtlinien für Festigkeits- und Lebensdauerberechnungen - Berechnungs- und Konstruktionsansätze beim Einsatz recyclierter Carbon-Verbundmaterialen