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GroKuBat

Batteriegehäuse aus faserverstärkten Thermoplasten bieten großes Potenzial, das Gewicht von Traktionsbatterien zu reduzieren. 

Im Projekt wurde ein seriennaher Demonstrator entwickelt, der zeigt, wie Material, Design und Fertigung optimal zusammenspielen, um leichtere und besser integrierbare Batteriegehäuse für Elektrofahrzeuge zu ermöglichen.

Ausgezeichnet mit dem JEC Innovation Award

Das Projekt GroKuBat wurde mit dem renommierten JEC Innovation Award in der Kategorie „Automotive & Road Transportation – Process“ ausgezeichnet. Der international anerkannte Preis würdigt herausragende Innovationen in der Composites-Industrie und hebt besonders praxisnahe Technologien mit hoher industrieller Relevanz hervor.

Die Auszeichnung bestätigt den Erfolg des gemeinsamen Forschungsprojekts, das unter der Leitung der Technischen Universität Chemnitz und gemeinsam mit starken Industrie- und Forschungspartnern umgesetzt wurde. Ziel war die Entwicklung eines seriennahen Batteriegehäuses aus faserverstärktem Thermoplast für Elektrofahrzeuge, das Gewicht reduziert, die Nachhaltigkeit verbessert und gleichzeitig für die Großserienproduktion geeignet ist.

Ein Preis für Innovation

Der JEC Innovation Award zählt zu den bedeutendsten Auszeichnungen der internationalen Composites-Industrie. Er würdigt Projekte, die neue Maßstäbe in Technologie, Nachhaltigkeit und industrieller Umsetzbarkeit setzen. Die Auszeichnung für das GroKuBat-Projekt zeigt, welches Potenzial in der Kombination aus innovativen Materialien, durchdachtem Design und leistungsfähigen Produktionsprozessen steckt.

Projektbeschreibung

Bei rein batterieelektrisch betriebenen Pkw hat sich die im Unterboden des Fahrzeugs angeordnete Traktionsbatterie als Bauform etabliert. Trotz der dadurch erreichten günstigen Schwerpunktlage bleibt die Forderung nach gewichtsreduzierten Batterien bestehen, da ein hohes Gewicht weiterhin negative Auswirkungen auf Reichweite und Fahrdynamik hat. Der verstärkte Einsatz von Leichtbaumaterialien für Batteriegehäuse, wie z. B. faserverstärkten Thermoplasten, ist eine vielversprechende Option, um dem hohen Gewicht entgegenzuwirken.

Grundlegende Forschungsarbeiten der letzten Jahre haben aufgezeigt, dass die hohen mechanischen, thermischen und elektrischen Anforderungen mit diesen Werkstoffen umsetzbar sind. Im Rahmen dieses Verbundvorhabens sollte ein derartiges Gehäuse für einen Großserieneinsatz unter Einbezug der gesamten Wertschöpfungskette entwickelt und aufgebaut werden.

Design und spätere Fertigungsmöglichkeiten stehen hierbei in enger Wechselwirkung. Die optimierte Gestaltung der Fertigungsprozesse, die Auslegung und Auswahl der Materialien mittels Simulation und praktischer Umsetzung sowie die Entwicklung eines fertigungsgerechten Gehäusedesigns, das gleichzeitig eine verbesserte Integration in Karosseriestrukturen ermöglicht, wurden im Vorhaben parallel betrachtet und in einen Demonstrator überführt.

Motivation

Der durch den Straßenverkehr verursachte CO₂-Ausstoß kann kurzfristig nur durch den Einsatz batterieelektrischer Fahrzeuge verringert werden. Daher besteht aktuell ein Bedarf an einer sinnvollen Weiterentwicklung von Batteriesystemen hinsichtlich Gewichtsoptimierung, effizientem Materialeinsatz und geeigneten Produktionsverfahren. Diese sollen zusätzlich dazu beitragen, die CO₂-Bilanz über den gesamten Lebenszyklus hinweg zu verbessern.

Ziel

Zu den konkreten Zielen des Projekts gehörte die Entwicklung und der Aufbau eines Demonstrators in Form eines Kunststoff-Batteriegehäuses, das in eine Karosserierohbaustruktur integriert werden kann und dort alle erforderlichen mechanischen Anforderungen in einem realen Crashtest-Szenario erfüllt.

Zudem galt es, den Prozess zur Fertigung thermoplastischer Pressbauteile weiterzuentwickeln, um die großen benötigten Materialmengen in einem automatisierten und seriennahen Prozess verarbeiten und handhaben zu können. Ein weiteres Ziel lag in der Erarbeitung einer Methodik zur Prozesssimulation, um die Bauteilqualität zu verbessern, die Entwicklungsdauer zu verkürzen und die Prozessvalidierung zu unterstützen.

Abschließend wurde eine LCA-Analyse durchgeführt, um den CO₂-Footprint der neu entwickelten Kunststoff-Batteriebox mit dem Serienbauteil aus Aluminium zu vergleichen.
Alle gesetzten Ziele und avisierten Parameter konnten im Projekt erreicht werden.

Laufzeit

01.01.2022 – 31.12.2024

Förderprogramm

Neue Fahrzeug- und Systemtechnologien, gefördert durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK)

Projektpartner

  • WICKERT Maschinenbau GmbH
  • Mahle Filtersysteme GmbH (coordinator)
  • Formenbau GF GmbH
  • In2p GmbH
  • Gerlinger Industries GmbH
  • Fraunhofer ICT
  • University of Technology Chemnitz

Innovative Fertigung für die Batterietechnologie von morgen

Mit dem im Projekt entwickelten Pressverfahren und dem optimierten Bauteildesign konnte gezeigt werden, dass leistungsfähige, leichte und wirtschaftlich produzierbare Batteriegehäuse aus Faserverbundwerkstoffen eine realistische Alternative zu konventionellen Aluminiumlösungen darstellen.Der JEC Innovation Award unterstreicht die Innovationskraft des Projekts und die Rolle von Wickert Maschinenbau als Technologiepartner für zukunftsweisende Produktionslösungen in der Elektromobilität.

Wir stehen Ihnen gerne mit unserer Erfahrung zur Seite

Steve Büchner

Steve Büchner

+49 6341 9343-93 S.Buechner@Wickert-Presstech.de
Mathias Kiefer

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+49 6341 9343-870 M.Kiefer@Wickert-Presstech.de

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