Funktionsintegration ist eines der wichtigsten Prinzipien im Leichtbau. Einen hohen Anteil am Gewicht elektrisch betriebener Fahrzeuge hat die Batterie, der Energiespeicher. Könnte man nun auf die Akkus samt Gehäuse verzichten und die Funktion der Energiespeicherung auf das Chassis übertragen, dann könnten elektrisch betriebene Fahr- oder Fluggeräte deutlich leichter werden.
Die heute verwendeten Energiespeicher, Batterien, erhöhen nicht nur zu einem beträchtlichen Teil das Fahrzeuggewicht, sondern schränken auch die Designfreiheit bei der Fahrzeuggestaltung ein. Die bisherigen Energiespeicherlösungen sind schichtweise aufgebaut und müssen abgeschirmt werden, sodass sie häufig wertvollen Bauraum in Anspruch nehmen.
(Quelle: ILK/TUD)
Strukturtragende Superkondensatoren (Structural Supercaps, SSC) kombinieren die Energiespeicherfunktion von SC mit den mechanischen Eigenschaften leichter Verbundwerkstoffe und können Gewicht und Platzbedarf der Energiespeicher deutlich reduzieren. Das SSC-Konzept eröffnet damit ein breites Feld konkreter Anwendungen: schnellladende Elektroautos oder Paketdrohnen, welche die Energie im eigenen Chassis speichern.
Insbesondere bei elektrobasierten Transportdrohnen muss aufgrund der geringen Größe sehr genau auf eine optimale Gewichtsverteilung geachtet werden, damit die Flugeigenschaften erhalten bleiben. Dafür ist es erforderlich die SSC weitestgehend frei formbar bei der Chassis-Herstellung verarbeiten zu können. Zudem müssen ins Chassis integrierte SSC erhebliche Belastungen und Vibrationen aushalten. Handelsübliche SC sind für diese Aufgabe nicht geeignet. Daher ist die Entwicklung einer neuen Generation von Werkstoffen und Systemen für derartige Einsatzgebiete von grundlegender Bedeutung.
Im Forschungsprojekt Printcap sollen SSC durch additive Fertigungsverfahren hergestellt werden, um ihre endkonturnahe Anordnung im Bauteil zu ermöglichen. Das Konzept der endkonturnah freigeformten SSC vereinbart Gewicht- und Platzbedarf-optimierte Leichtbaustrukturen mit der Energiespeicherfunktion. Für den direkten Transfer in die Industrie sollen effektive Design- und Fertigungskonzepte für strukturtragende, freigeformte SSC entwickelt und über Demonstratoren ihre Praxistauglichkeit nachgewiesen werden. Die zu entwickelnden Konzepte sollen schließlich gemäß dem Cradle-to-Cradle Prinzip ebenfalls erste Lösungen zum Recycling der verwendeten Materialien sowie Studien zur Lebenszyklusanalyse beinhalten.
Quelle und weitere Infos: Pressemitteilung, Springer Professional
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