Batterieträger in Faserkunststoffverbundbauweise

Zusammenfassung

Im Forschungsprojekt „e-generation“ arbeiteten unter der Förderung des Bundesministeriums für Bildung und Forschung Industrieunternehmen und Hochschulinstitute an zentralen Herausforderungen der Elektrifizierung des automobilen Antriebsstrangs. Das Forschungsziel im Teilprojekt „Integrative Sicherheitsstrukturen zum Batterieund Insassenschutz bei E-Fahrzeugen“ bildete die Entwicklung einer integrativen Sicherheitsstruktur für E-Fahrzeuge in einer neuartigen Faserkunststoffverbund(FKV)- Spritzguss-Hybridbauweise. In Zusammenarbeit zwischen der Dr. Ing. h.c. F. Porsche AG und dem Institut für Leichtbau und Kunststofftechnik (ILK) der TU Dresden wurde hierbei ein bestehender Batterieträger in mehrteiliger Stahlbauweise unter Verwendung eines innovativen Fertigungsprozesses in eine einteilige Struktur aus Faserkunststoffverbund (FKV) überführt. [1, 2]

Der FKV-Batterieträger besteht aus einer langfaserverstärkten Thermoplast(LFT)- Plattform zur Aufnahme der Batterie, die in einem Spritzgießprozess an ein endlosfaserverstärktes, thermoplastisches Hohlprofil mit integrierten Lasteinleitungselementen aus Aluminium angeformt wird [2]. In einem mehrstufigen Fertigungsprozess wird hierbei die am ILK etablierte und weiterentwickelte Schlauchblastechnologie [3] zur Herstellung des mehrfachgekrümmten Hohlprofils genutzt, welches im Nachgang mittels Spritzgießen funktionalisiert wird. Hierdurch lassen sich integrale FKVStrukturen mit belastungsangepasstem Lagenaufbau herstellen, die ein hohes Maß an Funktionsintegration durch den nachgeschalteten Spritzgießprozess ermöglichen.

Im Vergleich zu der mehrteiligen Referenzstruktur aus Stahl konnte durch den FKVBatterieträger eine Massereduktion von 30 % sowie eine Bauteileinsparung von 66 % realisiert werden. Sämtliche relevanten Sicherheitsanforderungen wurden sowohl virtuell als auch versuchstechnisch erfolgreich nachgewiesen. Durch die moderaten Leichtbaumehrkosten von weniger als 10 €/kg stellt die Fertigungstechnologie eine wirtschaftliche Alternative zum Stand der Technik dar. Das Ziel weiterführender Entwicklungen ist es, die Fertigungskosten durch die Erhöhung des Automatisierungsgrades zu senken.