Lightcon Hannover Fraunhofer-Forscher zeigen multifunktionalen Leichtbau für E-Mobile

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Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF

Murtfeldt Kunststoffe GmbH & Co. KG

Novotechnik Messwertaufnehmer OHG

Im Rahmen der Kongressmesse Lightcon zur Hannover Messe 2022 präsentiert das Fraunhofer-LBF ein Batteriegehäuse aus einer besonderen Kunststoff-Materialkombination. Doch da gibt`s noch mehr...

Die brandneue Kongressmesse Lightcon thematisiert vom 1. bis 2. Juni in Hannover völlig neue Ansätze des nachhaltigen und zuverlässigen Leichtbaus (Halle 19, Stand B18), wie die dort auch vertretenen Experten vom Fraunhofer-Institut für Betriebssicherheit und Systemzuverlässigkeit (LBF) sagen. Mit einem Batteriegehäuse im Schachbrettdesign (Bild), der nachhaltigen Transportbox und den vibroakustischen Metamaterialien bringen sie Beispiele mit, die beweisen, wie man effiziente Fertigungsverfahren und funktionsintegrierte sowie auch noch umweltfreundliche Leichtbauprodukte schaffen kann.

„Schach“ den fossilen Energieträgern!

Ein, wie es zum ersten Exponat heißt, kosteneffizientes Leichtbau-Batteriegehäuse aus Kunststoffen haben die Darmstädter Forscher im Rahmen des Projekts Ghost aus der Taufe gehoben. Es zeigt, wie schon erwähnt, eine Schachbrettoptik. Seine Gehäusestruktur bilden ein Polymerschaumkern und endlosfaserverstärkte Thermoplaste (CFRTP), die als verstärkende Deckschichten fungieren. Diese Hauptkomponenten habe man mit einem neuartigen Fertigungsverfahren verbunden. Und im Vergleich zu den herkömmlichen Aluminiumgehäusen konnte das Gewicht so um 40 Prozent gesenkt werden. Zur Vorhersage des Bauteilverhaltens während seiner Herstellung wurden auch noch verschiedene Simulationsmethoden entwickelt. Die Sicherheit und Zuverlässigkeit des Batteriegehäuses wird anhand realitätsnaher Anforderungen im Fraunhofer-LBF untersucht.

Nachwachsende Rohstoffe isolieren thermisch

Eine andere Forschergruppe des LBF hat neue sowie nachhaltige Transportboxen entwickelt, wie es zum Hannover-Auftritt weiter heißt. Um eine ultraleichte Art zu schaffen, wurde eine Box mit additiv gefertigten bionischen Strukturen in Kombination mit carbonfaserverstärkten Kunststoffen gebaut, sagen die Experten. Die Integration von Crash-Strukturen, um auch empfindliche Güter damit transportieren zu können, sei dabei auch möglich.

Weil diese Boxen noch nicht wirklich nachhaltig seien, konstruierte man auch eine ökologisch sensiblere Variante, aus zu 100 Prozent natürlichen Bestandteilen. Eine solche Box besteht aus einem Biomaterialmix, beispielsweise aus Wiesengras mit Flachsfasern und einem Biopolymer als Matrix. Diese Boxen könne man aber auch als Sandwichsystem komplett aus Recyclingmaterialien fertigen. Die äußeren Schichten sind dabei aus rezykliertem PET (Polyethylenterephthalat) oder aus sogenanntem Organoblech (genauer: naturfaserverstärktes, rezykliertes PP = Polypropylen). Für den Innenbereich können Polyurethan (PUR), Korkschrott, Altmatratzen-Schaumstoff oder auch Reißfaservlies aus Alttextilien verwendet werden. Aufgrund ihrer isolierenden Eigenschaften seien die Boxen etwa für den Transport von warmen Mahlzeiten gut geeignet – zum Beispiel per Lastenrad. Doch überall da, wo das Thermomanagement ein Thema sei, könne das Material dienlich sein.

Vobroakustische Metamaterialien sorgen für Ruhe

Damit es im Maschinenbau und bei der Mobilität noch wirtschaftlicher zugehen kann, müssen die dort eingesetzten Komponenten effizienter hergestellt und natürlich auch leichter werden, betont das LBF. Bei solchen Konstruktionen treten aber oft Schwingungsprobleme auf. Deshalb haben die Experten aus Darmstadt auch Anwendungen mit vibroakustischen Metamaterialien für das optimierte strukturdynamische Verhalten entwickelt. Vibroakustische Metamaterialien, so die Erklärung, stellen eine neuartige Maßnahme zur Schwingungsminderung dar. Sie versprechen deshalb im Vergleich zu den üblichen Antivibrationsmaßnahmen Vorteile bei der Beeinflussung des Schwingungsverhaltens.

Alle Beispiele gibt es dann auf der Lightcon zu bestaunen, oder bei Fraunhofer in Halle 5 am Stand A06. Und der Vortrag „Lightweight, safe, and sustainable: Challenges of thermoplastic composites used for battery housings“ wird am 1. Juni um 14:15 Uhr noch mehr Details verraten.

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