Leichtbau Batteriegehäuse für Elektrofahrzeuge

Ein Forschungsteam des Fraunhofer LBF steigert die Ressourceneffizienz von E-Autos durch ein Leichtbau-Batteriepack. Batteriepacks für Elektrofahrzeuge sind momentan vor allem aufgrund der mechanischen Struktur um die Batteriezellen herum mehrere hundert Kilogramm schwer. Einen großen Teil des Gewichts macht das Gehäuse aus Aluminium oder Stahl aus. Hier setzt das Projekt der Wissenschaftler. Aus Endlosfaser verstärkten Thermoplasten haben sie ein Batteriepackgehäuse im Sandwichaufbau hergestellt. Dabei kam das neuartige „In-Situ FKV-Sandwich“ Verfahren zum Einsatz, das den hocheffizienten Schaumspritzguss mit thermoplastischen Faser-Kunststoff-Verbunden kombiniert. Zuerst werden UD-Tapes zu einem Schachbrettmuster-Laminat verwoben. Dieses wird vorgeformt und in ein hybrides Schaumspritzgusswerkzeug beidseitig eingelegt. Ein Integralschaum wird zwischen die Laminate injiziert, sodass das Gehäuse am Ende aus zwei Faserverbunddecklagen und einem Schaumkern bestehen. Die Vorteile dieser Konstruktion sind vielseitig. Die Sandwichkonstruktion spart Material bei der Herstellung und weist gleichzeitig gute gewichtsspezifische mechanische Eigenschaften auf. Insgesamt erfolgt die Herstellung der Gehäuse innerhalb von rund zwei Minuten. Das Gehäuse muss anschließend nicht nachbearbeitet werden. Zusätzlich können Funktionen wie die thermische Isolationsfähigkeit in den gleichen Prozessschritt integriert werden. Bei geeigneter Wahl von Flammschutzmitteln und Strukturen können die Gehäuse so auch einen hohen Widerstand gegen offene Flammen (wie sie zum Beispiel bei einem Zellbrand auftreten) aufweisen. Die Batteriegehäuse können innerhalb von rund zwei Minuten hergestellt werden, ohne dass sie nachbearbeitet werden müssen. Das Ressourcenschonende Verfahren eignet sich auch für andere Anwendungsbereiche da die verwendeten Faserverbundmaterialien und Kunststofftypen variiert werden können.