LeiBat - Leichtbau Batteriegehäuse

Bauraum-Definition: Festlegung basierend auf CAD-Daten des Referenzfahrzeugs (Kleinwagensegment/Ford Fiesta).

Integration: Synergetische Einpassung des Batteriegehäuses in die bestehende Fahrzeugstruktur.

Restriktionen: Strikte Einhaltung geometrischer und funktionaler Rahmenbedingungen.

Materialwahl: Auswahl erfolgt unter Berücksichtigung gesetzlicher Vorgaben und Marktanforderungen.

Skalierung: Entwicklung eines 1:4-Gehäuses, das jedoch über 1:1-Strukturmerkmale verfügt, um die Übertragbarkeit der Ergebnisse zu sichern.

Versuchsaufbau: Einsatz eines modularen Werkzeugs zur Erprobung von Inlays, Durchfluss und Funktionsintegration.

Prozessoptimierung: Einsatz von Moldflow-Simulationen und Analysen (Druck/Temperatur) für eine ideale Formfüllung.

Qualitätsziele: Minimierung von Bauteilverzug und Gewinnung valider Materialproben für die spätere Serienproduktion.

Materialprüfung: Charakterisierung von Hybrid-Werkstoffen (Stahl QP1180/Kunststoff) mittels High-Speed-Zugversuchen für präzise Crash-Materialkarten.

Validierung: Überprüfung der Verbindungsfestigkeit und des Deformationsverhaltens durch Scherzug- und Impaktortests.

Strukturanalyse: Spezieller Fokus auf das Verhalten der Rippenstrukturen unter Belastung.

Qualitätsabgleich: Optimierung der Fertigungstoleranzen durch den Vergleich von 3D-Vermessungsdaten mit der Simulation.

Zielsetzung: Minimierung des Bauteilverzugs zur Sicherstellung einer hohen Gehäusequalität

Design-Strategie: Fokus auf die virtuelle Auslegung des Hybrid-Gehäuses mittels Topologieoptimierung und FEM-Simulationen (Maßstab 1:1).

Effizienzziel: Realisierung einer massiven Gewichtseinsparung von bis zu 40 %.

Crash-Validierung: Durchführung numerischer Crashsimulationen im Gesamtfahrzeugmodell.

Optimierungsschleifen: Finalisierung des Designs durch iterative Parametervariation (z. B. Materialkombinationen wie PP-GF40 und QP1180).

Projektergebnis: Erstellung eines fertigungsgerechten CAD-Modells, das alle prozesstechnischen Restriktionen berücksichtigt.

Thermische Strategie: Einsatz von CFD-Simulationen zur Beherrschung von Extremtemperaturen (-40 °C bis +60 °C).

Geometrische Optimierung: Feinabstimmung von Aluminium-Strangpressprofilen (Anpassung von Kanalquerschnitten und Kammeranzahl).

Leistungsmaximierung: Ziel ist ein maximaler Wärmeübergang bei gleichzeitig minimalem Druckverlust.

Systemvorteile: * Prozesssichere thermische Konditionierung.

• Steigerung der Zelllebensdauer.

• Erhöhte Sicherheit bei Hochleistungslastfällen (High-Performance)

Verbindungstechnik: Einsatz des MPDB®-Verfahrens für eine mediendichte und platzsparende Anbindung der Kühlstrukturen.

Zellflexibilität: Entwicklung optimierter Konzepte für verschiedene Zellformate (Blade-, Rund- und LFP-Zellen).

Bauraumoptimierung: Fokus auf besonders flache Geometrien zur Minimierung des benötigten Volumens.

Strömungsdesign: Striktes Einhalten technischer Parameter zur Sicherstellung eines effizienten Durchflusses.

Absicherung: Validierung durch funktionale Demonstratoren sowie gezielte Dichtigkeits- und Belastungstests für den Realbetrieb.

Modulare Werkzeugsysteme: Einsatz einer Segmentbauweise, um Rippenstrukturen und Wandstärken flexibel variieren und erproben zu können.

Hybrid-Crashträger: Entwicklung eines spezifischen Werkzeugs zur Fertigung von Hybrid-Komponenten.

Magnettechnik: Nutzung von Magneten zur präzisen Fixierung von Stahlprofilen während des Prozesses.

Wabenstrukturen: Absicherung der Formfüllung bei komplexen Geometrien durch gezielte Simulationen.

Hochlauf & Taktzeit: Skalierung auf eine robotergestützte Produktion mit einer Ziel-Taktzeit von unter 70 Sekunden.

Anlagentechnik: Einsatz einer 3000-Tonnen-Presse zur Fertigung der Hybrid-Komponenten.

Montageprozess: Mehrstufiger Zusammenbau bestehend aus Kühlsystemen, Batteriezellen und der Bodenplatte.

Validierung: Erstellung eines funktionsfähigen Gesamtsystems als Nachweis für die Großserientauglichkeit der Leichtbau-Innovationen.

Physikalische Validierung: Absicherung der Bauteilqualität durch 3D-Scans, Schliffbilder und reale Crashversuche (gemäß NCAP-Standards und Fallturm-Tests).

Energiemanagement: Einsatz von Kraftmesszellen zur präzisen Überprüfung der Energieabsorption in den Rippenstrukturen.

Zellsicherheit: Validierung der Zellintegrität unter mechanischer Belastung.

Wissenstransfer: Erstellung einer standardisierten Entwicklungsrichtlinie als strategischer Leitfaden.

Serienfokus: Sicherung des Übergangs von der Forschung in die industrielle Serienentwicklung für die Bereiche Materialwahl, Konstruktion und Fertigung.