Fraunhofer-Forscher haben einen Batteriekasten für Lithium-Ionen-Akkus durch ein Leichtbauteil ersetzt. Das Gehäuse spart nicht nur Gewicht und übersteht Unfälle unbeschadet – erstmals lässt es sich großserientechnisch herstellen. Grundsätzlich möchten die Ingenieure die Symbiose zwischen Elektromobilität und Leichtbau mit entscheidenden Schritten vorantreiben. Ziel dabei ist es, nach und nach einzelne Elemente im Fahrzeug durch Leichtbauteile zu ersetzen.

Dass das möglich ist, beweisen die Forscher mit dem Artega GT, einen zum elektrobetriebenen Sportwagen umgebauten Prototyp, dessen Elektromotor sich im Heck befindet: Dafür haben die Experten gemeinsam mit Kollegen der Fraunhofer-Institute für Werkstoffmechanik IWM, für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF und für Kurzzeitdynamik, Ernst-Mach-Institut EMI ein großserienfähiges, crashsicheres Batteriegehäuse entwickelt, das den hohen Anforderungen gewachsen ist. Nur 35 kg wiegt das Batteriegehäuse, das den 340 kg schweren Akku umschließt.

»Herkömmliche Stahllösungen wiegen bis zu 25 % mehr. Der Batteriekasten übersteht einen Unfall unter Annahme des Zehnfachen der Erdbeschleunigung. Und sogar wenn ein spitzer Gegenstand bei Tempo 60 das Gehäuse trifft, bleibt der hochempfindliche Akku im Inneren unverletzt. Zudem sind die 16 Lithium-Ionen-Module sicher vor Feuchtigkeit. Eine halbdurchlässige Membran zum Druckausgleich garantiert zudem, dass die Batteriezellen »atmen« können.

Fakten und Komponenten von und für die Batterieproduktion

Das Besondere am neuen Batterieschutz sind die Faserverbundwerkstoffe. Bisher wurden für solche Kästen Stahlbauteile zusammengeschweißt. Das Problem: Die Leichtbauteile müssen sich auch großserientechnisch herstellen lassen. Das war bisher so nicht möglich. Beim Flugzeugbau etwa setzt man schon lange auf Faserverbundwerkstoffe, doch davon werden nur ein paar Hundert pro Jahr produziert. Bei einem Auto können es dagegen mehrere Tausend täglich sein. Und die Großserienproduktion stellt ganz andere Anforderungen an die Materialien. Deshalb haben die Forscher eine spezielle Prozesskette entwickelt – mit Zykluszeiten, die eine Fertigung von hohen Stückzahlen ermöglichen.

Die Prozesskette ist so konzipiert, dass viele Schritte zeitgleich ablaufen können. Parallel zur Herstellungsstufe etwa wird der Kunststoff aufgeheizt und jene Elemente vorbereitet, die für die Last- und Zugfestigkeit oder für die Anbindung an die Lagerung im Heckrahmen des Artega sorgen. Dazu gehören zum Beispiel gerichtete Glasfaserstrukturen oder maßgeschneiderte metallische Einleger. Dann werden in einem »One-Shot-Prozess« die Einzelkomponenten zusammengefügt und gepresst.

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