Fortschrittliche Testinfrastruktur für reale Bedingungen
Im Mittelpunkt des Projekts steht die Entwicklung und Implementierung eines neuen Prüfstands, der eine Hochtemperaturbeflammung und einen kontrollierten Partikelbeschuss kombiniert und so die komplexen Bedingungen eines thermischen Durchgehens in modernen Zelltechnologien wie LFP und NMC nachahmt. Dieser Aufbau ermöglicht ein systematisches Benchmarking von Materialien unter Belastungsbedingungen, die den Anwendungen in der Automobilindustrie, aber auch in anderen Segmenten wie der Luft- und Raumfahrt entsprechen, in denen eine effiziente Entwicklung sicherer Batteriespeichersysteme unerlässlich ist. Die teilnehmenden Unternehmen werden nicht nur Zugang zu den endgültigen Benchmarking-Ergebnissen haben, sondern können auch Materialkonfigurationen für die Tests im Rahmen des Projekts beisteuern.

Benchmarking von Materialien und Festlegung von Sicherheitsprofilen
Anhand von maßgeschneiderten Testprofilen werden die thermische Beständigkeit und die mechanische Integrität verschiedener Materialien auf der Grundlage anwendungsspezifischer Szenarien verglichen. Eine detaillierte Testdokumentation, einschließlich Videos und thermischer Daten, wird zur Verfügung gestellt. Die daraus resultierende Matrix unterstützt die Materialentwicklung, Qualifizierung und Lieferantenbewertung und bietet sowohl einen strategischen als auch einen technischen Vorteil.

Ein kollaborativer Ansatz für eine gemeinsame Herausforderung
Im Rahmen eines Vorgängerprojekts, an dem ein Konsortium aus 24 führenden Industrieunternehmen (darunter Automobilhersteller wie Audi und BMW, Tier-Zulieferer und Materialhersteller) beteiligt war, entwickelte das AZL-Expertenteam ein anwendungsbezogenes messtechnisches Prüfverfahren, das die Prüfung von Werkstoffen bei unterschiedlichen Flammentemperaturen und die gleichzeitige Messung der Materialfestigkeit unter Brandlast ermöglicht. Im Rahmen des Projekts wurden mehr als 50 verschiedene Materialien (Metalle, Kunststoffe, faserverstärkte, beschichtete, kompakte und Sandwich-Materialien) getestet und hinsichtlich ihrer spezifischen Leistungsfähigkeit bewertet (Überleben bei Zugbelastung und Flammeinwirkung bei 800, 1000 und 1200 °C; Versagen; Flächengewicht; Kosten pro Fläche). Das neue Joint Partner Project baut auf diesen Ergebnissen, dem Know-how und der implementierten Testinfrastruktur auf. Es ermöglicht den Teilnehmern, ihre Ressourcen zu bündeln, ihre eigenen Lösungen zu validieren und Einblicke in führende Alternativen auf dem Markt zu gewinnen. Mit mehr als zehn Jahren Erfahrung in der Organisation kooperativer Industrieprojekte gewährleistet das AZL eine professionelle und transparente Durchführung mit klaren, praktischen Ergebnissen.

Der offizielle Startschuss für das Projekt fällt am 15. Juli 2025. Bei dem ersten Treffen werden die Partner ihre Erwartungen abstimmen, ihre Prioritäten vorstellen und den Schwerpunkt der Tests festlegen. Unternehmen, die an einer Teilnahme interessiert sind, werden gebeten, detaillierte Projektinformationen anzufordern oder einen individuellen Beratungstermin zu vereinbaren:

Kontakt
Philipp Fröhlig
Head of Industrial Services
Email: philipp.froehlig@azl-aachen-gmbh.de
Telefon: +49 241 475 735 14

Mit Verbundwerkstoffen aufstrebende Märkte gestalten
Die Nachfrage nach leistungsstarken, leichten und modularen Komponenten steigt in beiden Sektoren rapide an. Mit mehr als 50.000 Satelliten, die bis 2035 in die Umlaufbahn gebracht werden sollen, und erheblichen Investitionen in die Verteidigung in Europa und darüber hinaus, war die Bedeutung skalierbarer Strukturen auf der Basis von Verbundwerkstoffen noch nie so groß. Dieses Joint Partner Project (JPP) zielt darauf ab, den Teilnehmern eine konsolidierte Markt- und Technologie-Roadmap zur Verfügung zu stellen, die tiefe technische Einblicke mit umsetzbaren strategischen Daten kombiniert.

Ein bewährtes Format der Zusammenarbeit
Das Projekt wird als Joint Partner Project durchgeführt – eine vorwettbewerbliche, kostenteilige Initiative, die vom AZL moderiert und durchgeführt wird. Dieses Format ermöglicht es Unternehmen aus der gesamten Wertschöpfungskette, gemeinsam Schwerpunktthemen zu definieren, von AZLs Expertise in der Markt- und Technologieanalyse zu profitieren und ihre eigenen Perspektiven während des gesamten Prozesses einzubringen. AZL hat bereits mehr als 15 solcher Industrieprojekte mit mehr als 200 teilnehmenden Unternehmen koordiniert und bietet bewährte Verfahren zur Erzielung strukturierter Ergebnisse und zur Förderung eines effektiven Austauschs zwischen den Partnern.

Start und Teilnahme
Das Projekt beginnt mit einem Kick-off-Meeting am 15. Juli 2025. Alle teilnehmenden Unternehmen werden die Gelegenheit haben, ihre Organisationen vorzustellen, ihre Erwartungen mitzuteilen und den spezifischen Umfang der Studie zu definieren. Dieser Rahmen fördert die Transparenz, das Engagement und branchenübergreifende Perspektiven. Unternehmen, die an einer Teilnahme interessiert sind, sind eingeladen, die detaillierte Projektbeschreibung anzufordern und ein individuelles Beratungsgespräch mit dem AZL Industrial Services Team zu vereinbaren:

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Philipp Fröhlig
Head of Industrial Services
Email: philipp.froehlig@azl-aachen-gmbh.de
Telefon: +49 241 475 735 14

Als offizielles Zentrum für „Verbundwerkstoffbasierte Leichtbauproduktion“ des RWTH Aachen Campus nutzt die AZL Aachen GmbH ihr starkes Netzwerk, um diese Kapazitäten und Möglichkeiten interdisziplinär bereitzustellen. In fußläufiger Entfernung arbeiten auf einer der größten Forschungslandschaften Europas – dem RWTH Aachen Campus – Forscher und Studenten an neuesten Technologien zur kosteneffizienten Entwicklung und Produktion von Leichtbauteilen: Aachener Zentrum für Integrativen Leichtbau der RWTH Aachen, Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT, Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT, Institut für Kraftfahrzeuge (ika) der RWTH Aachen, Institut für Kunststoffverarbeitung in Industrie und Handwerk (IKV) an der RWTH Aachen, Institut für Schweißtechnik und Fügetechnik (isf) der RWTH Aachen, Institut für Strukturmechanik und Leichtbau (SLA) der RWTH Aachen, Production Engineering of E-Mobility Components (PEM) der RWTH Aachen, Werkzeugmaschinenlabor WZL der RWTH Aachen.

Exklusive Einblicke in modernste Leichtbau-Technologien

Einmal im Jahr bietet der AZL Open Day einen exklusiven und in der Breite einmaligen Einblick in die F&E-Kapazitäten der Institute im Bereich Leichtbau und nachhaltiger Mobilität. Dieses Jahr öffneten neun Partnerinstitute des AZL am 9. April 2025 ihre Maschinenhallen und Forschungslabore, um interessierten industriellen Akteuren umfassende Einblicke in ihre aktuellen Schwerpunkte entlang der Wertschöpfungskette zu geben. Die Institute zeigten u.a. hochpräzise Laserverfahren zur Kunststoffbearbeitung, neue Fügeverfahren für thermoplastische Verbunde, 5-Achs-CNC-Bearbeitung mit Echtzeit-Qualitätsmanagement, großformatigen 3D-Druck und eigene Tape-Linien & Tape-Integration. Demonstriert wurden außerdem Auslegung, Prototyping und Prüfung von Produkten & Lösungen, wie z.B. crashoptimierte Fahrzeugstrukturen, thermoplastischen Druckbehältern, digitale Zwillinge für strukturmechanisches Monitoring sowie Prototyping und Recyclingansätze von Batteriesystemen. Die Bandbreite an Themen, Schwerpunkten & Infrastruktur, wie beim Open Day gesehen, ermöglicht neue Technologien unter realen Produktionsbedingungen zu testen und effizient zur Marktreife zu führen.

„Der AZL Open Day ist eine großartige Gelegenheit, die zahlreichen Technologiezentren, Labore, Prototyping- und Testeinrichtungen zu entdecken, die auf dem Aachener Campus zur Verfügung stehen und ihn in seiner Art einzigartig machen. Die AZL-Organisation und die dort ansässigen Teams sind ein echter Katalysator für neue Projekte und Entwicklungen in der Composites-Industrie: Sie schaffen die Verbindung zwischen Marktanalyse und Technologiescouting, akademischen Forschungsressourcen und Geschäftsmöglichkeiten mit ihren Industriepartnern. Derzeit arbeiten sie an mehreren Themen, die im Bereich der Verbundwerkstoffe eine Vorreiterrolle spielen.“ berichtet Éric Pierrejean, CEO der JEC Group. Er war nicht nur als interessierter Teilnehmer vor Ort, sondern gab dem Publikum zu Anfang der Veranstaltung auch einen Einblick in die Schlüsselthemen und Trend in der Verbundwerkstoffindustrie wie bei der diesjährigen JEC World Show gesehen.

Etablierte Infrastrukturen & Know-How effizient nutzen

Als zentrale Anlaufstelle für Leichtbaulösungen bietet das AZL eine Schnittstelle für erfolgreiche Kooperationen zwischen Forschung und Industrie. In enger Abstimmung zwischen wissenschaftlichen Entwicklungen und spezifischen Anforderungen des Kunden werden Lösungen gezielt und bedarfsgerecht entwickelt: im Rahmen der AZL Partnerschaft, konsortialer Projekte oder individueller Beauftragung. Neben dem Know-How der Institute ermöglicht die Zusammenarbeit mit dem industriellen Partner-Netzwerk des AZL auch direkten Zugriff auf die notwendige Infrastruktur an Bauteilen, Werkstoffen, Werkzeugen sowie Maschinen- und Anlagenteilen, die in durchgängigen Prozessketten im Großmaßstab erproben, entwickeln oder neu aufgebaut werden können.

Durch die enge Vernetzung von Wissenschaft, Industrie und dem AZL Experten-Team können Unternehmen auf eine etablierte Infrastruktur zugreifen und Synergien für ihre Projekte nutzen.
Der Termin für den nächsten AZL Open Day wird in der zweiten Jahreshälfte bekanntgegeben. Interessierte Unternehmen, die bereits jetzt einen Einblick in die Forschungsinfrastruktur des RWTH Aachen Campus gewinnen oder das AZL als Center für Verbundwerkstoffbasierte Leichtbauproduktion für sich nutzen wollen, können Philipp Fröhlig, Head of Industrial Services @ AZL, kontaktieren.

Der 550 Seiten umfassende Bericht, der den 40 Teilnehmern der letzten Projektsitzung im November vorgestellt wurde, bietet einen umfassenden Überblick über die Markt- und Technologietrends im Zusammenhang mit der Entwicklung von Druckbehältern aus Duro- und Thermoplasten. Das Projekt befasst sich mit den Auswirkungen von Werkstoffen, komplexen Konstruktionsüberlegungen und fortschrittlichen Fertigungstechnologien und bietet so Einblicke in Wirtschaft und Technologie. Beteiligt waren Unternehmen entlang der gesamten Wertschöpfungskette von Druckbehältern: Harze, Fasern, Auskleidungen, Produktionssysteme, Behälterhersteller, Integratoren von Wasserstoffsystemen und OEMs.

In der ersten Phase des Projekts wurden Vorschriften, Anforderungen und Sicherheitsstandards eingehend untersucht und Beispiele für moderne Wasserstoffdruckbehälter vorgestellt. Zu den wichtigsten Aspekten gehörten Herstellungsverfahren, Lieferketten und Produktionstechnologien sowie eine umfassende Patentanalyse. Darüber hinaus untersuchte die Studie Wicklungsmuster, Konstruktionsstrategien, Materialmodelle und Softwaretools, die bei der Entwicklung von Druckbehältern eingesetzt werden.

Die zweite Phase des Projekts umfasste umfangreiche technische Studien. Warden Schijve, Design Leader bei AZL, erläuterte das Verfahren: „Unser Expertenteam entwickelte CAE-Modelle für 12 verschiedene Layouts eines zwei Meter langen, 350 Liter fassenden Druckbehälters vom Typ IV, der für Anwendungen mit 700 bzw. 350 bar ausgelegt ist. In diese Modelle wurden verschiedene Harz- und Fasertypen, Layup-Variationen und Nabenausführungen einbezogen, um die Auswirkungen auf Mechanik, Gewicht, Kosten und Kohlenstoffbilanz zu bewerten. Wir untersuchten auch hybride Faserkombinationen und Kuppelverstärkungen mit Patch-Technologien. Eine detaillierte Modellierung der Prozesskette lieferte weitere Erkenntnisse über die Kostenstrukturen und den CO2-Fußabdruck.“

Die Ergebnisse lassen erste Zukunftstrends erkennen: Durch den gezielten Einsatz fortschrittlicher Materialkombinationen, abgestimmter Konstruktionen und Fertigungstechniken, ist es möglich Gewicht und Kosten der Behälter unter Beibehaltung der notwendigen Sicherheitsstandards deutlich zu reduzieren. Im Vergleich zu modernsten Behältern könnten die Wasserstoff-über-Tank-Gewichts-Effizienzen von den üblichen 6 bis 7% auf über 11% verbessert werden. Diese Entwicklungen könnten die Wettbewerbsfähigkeit der Wasserstofftechnologie in verschiedenen Mobilitäts- und Energiesektoren in der Zukunft stärken.

„Die im Projekt gewonnenen Erkenntnisse bieten eine starke Grundlage, um mit neuen Technologien die Anforderungen der Wasserstoffwirtschaft an sichere und kostengünstige Druckbehälter zu erfüllen,“ kommentiert Celal Beysel, Chairman of the Board bei FLOTEKS Plastik San. Tic. A.?.

Floteks, ein Tier-1-Lieferant von Kunststoffkomponenten, hat in den letzten Jahren zahlreiche F&E-Initiativen zur Konstruktion und Entwicklung von Behältern des Typs IV gestartet. Im Jahr 2023 wurde das Unternehmen Mitglied der AZL-Arbeitsgruppe für Verbundrohre und -behälter und trat dem AZL-Partnerprojekt ‚Trends and Design Factors for Hydrogen Pressure Vessels‘ bei. Celal Beysel fügt hinzu: „Wir freuen uns, bekannt geben zu können, dass Floteks 2024 ein neues Unternehmen mit dem Namen Pressura gegründet hat, das sich auf die Produktion von Druckbehältern des Typs IV für Busse und LKWs konzentrieren wird.“

Unternehmen und Organisationen, die detaillierte Einblicke oder Möglichkeiten der Zusammenarbeit suchen, sind herzlich eingeladen, Kontakt mit dem AZL aufzunehmen. Die AZL Aachen GmbH dient als Innovationspartner für die Entwicklung von Wasserstofftanks, Prototypen und Tests und widmet sich der Förderung von Verbundwerkstofftechnologien.

Das Projekt mit dem Titel "Rotor Sleeves for Electric Motors: Potentials for Composite Materials and Technologies" zielt darauf ab, die wachsende Nachfrage nach effizienteren, leistungsfähigeren und kompakteren Elektromotoren in der Mobilität und in industriellen Anwendungen zu adressieren.

Im Vergleich zu Metallen sind Armierungshülsen aus faserverstärkten Kunststoffen mit ihrer sehr hohen Steifigkeit, ihrer geringen Dichte, ihrer Wärmeausdehnung von nahezu Null und ihren günstigen elektromagnetischen Eigenschaften besonders geeignet, zu den ehrgeizigen Entwicklungszielen beizutragen.

Transformation von Nischen- zu Großserienanwendungen

Die Anwendungs-, Herstellungs- und Werkstofftechnologien für Armierungshülsen aus Faserverbundwerkstoffen haben sich als technisch ausgereift erwiesen, bisher allerdings hauptsächlich in Nischenanwendungen im Hochleistungsbereich. Aufgrund des steigenden Interesses an effizienten elektrischen Antrieben wächst die Nachfrage nach Armierungshülsen und die entsprechenden Produktionsmengen steigen deutlich an. Es wird erwartet, dass sich Armierungshülsen aus Faserverbundwerkstoffen zunehmend in Massenanwendungen für Elektrofahrzeuge, Elektrowerkzeuge, Werkzeugmaschinen, Elektroflugzeuge und in anderen industriellen Anwendungen etablieren werden.

"Als Hersteller von Verbundwerkstoffen entwickeln und produzieren wir maßgeschneiderte Towpregs und Prepreg UD-Tapes für eine breite Palette von Anwendungen. Mit der steigenden Nachfrage nach effizienten Elektromotoren hat die Bedeutung von Rotorhülsen in der Massenproduktion zugenommen, die insbesondere durch die Verarbeitung mit Towpregs eine sehr hohe Performance erzielen. Das AZL-Joint Partner Projekt ist eine vielversprechende Möglichkeit, Impulse für die Weiterentwicklung unserer Werkstoff- und Marktexpertise zu gewinnen. Mit dem AZL-Ansatz, die Akteure der Lieferkette in einem gemeinsamen Partnerprojekt zusammenzubringen, freuen wir uns darauf, unser Netzwerk zu erweitern und neue Lösungen zu entdecken", sagt Dietmar Hoffstedde, Experte für Composite Towpregs & Prepregs, Kümpers GmbH.

Aktuelle und zukünftige Anwendungen im Bereich Mobilität und Industrieanwendungen analysieren

AZL wird Experten aus der gesamten Wertschöpfungskette zusammenbringen, um aktuelle und zukünftige Anwendungen zu analysieren und die Auswirkungen auf Design, Materialauswahl und Produktionskonzepte zu evaluieren.

Während des Projekts werden die Teilnehmenden ein umfassendes Verständnis der Armierungshülsentechnologie und ihrer Anwendungen in Elektromotoren gewinnen. Das Projektteam wird ein umfassendes Screening aktueller und zukünftiger Anwendungen durchführen, verschiedenste Materialien und Prozesse zur Herstellung von Armierungshülsen untersuchen und Designoptionen analysieren.

Die Anforderungen und das Fachwissen der Entwickler und Hersteller von Elektromotoren werden mit dem Fertigungs- und Werkstoffwissen des AZL-Netzwerks für Hochleistungswerkstoffe kombiniert. Darüber hinaus werden im Rahmen des Projekts die Kosten und der CO2-Fußabdruck alternativer Designs und Produktionskonzepte bewertet, um einen ganzheitlichen Ansatz zur Unterstützung der Geschäfts- und Technologieentwicklung der Projektteilnehmenden entlang der gesamten Wertschöpfungskette von Elektromotoren mit Armierungshülsen aus Faserverbundwerkstoffen zu gewährleisten.

So können Interessierte teilnehmen
Die AZL Aachen GmbH lädt interessierte Parteien ein, dem Konsortium beizutreten und zu diesem innovativen Projekt beizutragen. Durch die Teilnahme erhalten die Unternehmen direkten Zugang zu allen Projektergebnissen, profitieren von der gemeinsamen Technologieentwicklung durch Kostenteilung und können ihre Entwicklungsstrategien in diesem sich schnell wachsenden Bereich effizient vorantreiben.

Wenn Sie weitere Informationen über das Projekt wünschen oder sich nach einer Teilnahme erkundigen möchten, wenden Sie sich bitte an Philipp Fröhlig.

Elektromobilität ist von höchster Relevanz, sowohl im Automobil als auch in Bussen, LKW und zunehmend auch in der Luftfahrt. Unabhängig von der Materialklasse von Batterieghäusen ist das sogennante Thermische Durchgehen der Zellen und die damit verbundenen thermischen und mechanischen Lasten der herausfordernste Lastfall und hat enormen Einfluss auf die Materialauswahl, Bauweise, Schutzmaßnahmen und letztendlich auf Gewicht, Kosten sowie CO2-Fußabdruck. Die AZL Aachen GmbH freut sich daher, den Start von zwei Joint-Partner-Projekten bekannt zu geben, die sich dieser Herausforderung annehmen. Die Projekte, „Emerging Battery Storage Technologies“ und „Thermal Propagation in BEV Battery Casings“, zielen auf eine Verbesserung von Design und Auswahl von Bauweisen sowie des Entwicklungsprozesses von Batteriegehäusen ab.  

Emerging Battery Storage Technologies

Das erste Projekt thematisiert Design und Anforderungen von Batteriegehäusen und wie sich diese Aspekte im Zuge der zukünftigen Batterietechnologien verändern werden. Im Bereich der Zell-Chemien gibt es kontinuierliche Innovationen. Die Zell-Konfiguration und insbesondere die Zell-Chemie hat großen Einfluss auf die Bauweise von Batteriegehäusen, sowohl hinsichtlich Größe und Temperierung im Normalbetrieb als auch dem notwendigen Schutzlevel im Falle von Störereignissen, wie Unfällen und dem Thermischen Durchgehen.

„Das neue Projekt stellt eine logische Weiterentwicklung unserer früheren Initiativen dar und zielt darauf ab, wertvolle Einblicke in die Zukunft des Batteriegehäusedesigns zu geben. Indem wir die Eigenschaften neuer Batteriechemien hinsichtlich des Einflusses auf das Gehäusedesign analysieren und den Anwendungsbereich auf verschiedene Fahrzeugtypen ausdehnen, wird das Projekt umfassende Einblicke für die Akteure der gesamten Wertschöpfungskette hinsichtlich der zukünftigen Wettbewerbsfähigkeit unterschiedlicher Werkstoff-, Design- und Produktionskonzepte liefern.“ sagt Warden Schijve, Design Leader und Experte im Bereich Batteriegehäuseentwicklung bei der AZL Aachen GmbH.

Das Projekt wird eine Markt- und Technologieanalyse zu verschiedenen Zell-Technologien sowie die Entwicklung von Designkonzepten und Kosten-Nutzen-Bewertungen von Gehäusekonzepten umfassen. Teilnehmer erhalten wertvolle Einblicke in die Wettbewerbsfähigkeit von Gehäusedesigns basierend auf Stahl, Aluminium, Kunststoffen sowie Multi-Material-Bauweisen.

Thermal Propagation in BEV Battery Casings

Bei dem zweiten der beiden Projekte wird konkret die Fragestellung behandelt, wie die tatsächlich im Fall des Thermischen Durchgehens auftretenden Belastungen genauer vorhergesagt und so das Zell- und Gehäuseverhalten weiter verbessert werden kann.

„Die hohen thermischen Belastungen im Fall des Thermischen Durchgehens stellen sehr hohe Anforderungen an die Auswahl von Werkstoffen für die Struktur von Batterieghäusen. Unser Ziel ist es in den frühen Entwicklungsphasen zu progonostizieren, wie sich Batteriegehäuse in Abhängigkeit der Bauweise im Fall des Thermischen Durchgehens verhalten und ob die Sicherheitsanforderungen erfüllt werden. Damit sollen Zeit und Kosten durch reduzierte Testkampagnen eingespart und eine bessere Bewertung von Werkstoffkonzepten ermöglicht werden“, sagt Philipp Fröhlig, Head of Industrial Services bei der AZL Aachen GmbH.

Das Projekt ist in drei Phasen unterteilt. Die Basis bildet eine umfangreiche Anlayse des zeitlichen Ablaufs, der Lasten, den Einfluss von Zell-Charakteristika sowie geeigneten Modellen mit Bezug zum Thermischen Durchgehen. Anschließend werden Analysemethoden erarbeitet und bewertet, die eine Vorhersage der Lasten zur Integration in CAE Analysen für die Bauteilentwicklung ermöglichen. Abschließend werden Richtlinien zur Anwendung der Methode bereit gestellt.

Möglichkeit zur Teilnahme

Die neuen „Joint Partner Projekte“ starten am 11.09.2024. Interessierte Unternehmen haben bis dahin die Möglichkeit, den Konsortien beizutreten. Teilnehmende können ihre spezifischen Interessen adressieren und damit die auf neun Monate angesetzten Projekte in gewissem Maße mitsteuern. Die regelmäßigen Projekttreffen bieten den Vertreterinnen und Vertreter der Firmen zudem eine exzellente Plattform, um mit Gleichgesinnten zu netzwerken, neue Geschäftskontakte zu knüpfen und im direkten Austausch interessante Informationen aus dem Markt zu erhalten.

Einer der Partner, der bereits feststeht, ist die Audi AG. Dr. Florian Meyer, Head of Development in CAE-Simulation für Rohkarosserien, sagt: „Wir haben bereits an vier Projekten der AZL als Joint Partner teilgenommen, die sich mit dem Design von Kunststoffgehäusen für Batterien und der Entwicklung von anwendungsorientierten Testmethoden befasst haben. Wir haben in diesem Zusammenhang wertvolle Kontakte für unsere Lieferkette geknüpft und unser Verständnis für die Potenziale verschiedener Materialoptionen vertieft. Von den neu anlaufenden Projekten erwarten wir wertvolle Beiträge zu unseren fortschrittlichen CAE-Methoden, Einblicke in die Auswirkungen neuer Batteriespeichertechnologien und Erkenntnisse für das Design von Batteriegehäusen."

Das Projekt folgt dem bewährten AZL-Ansatz eines Joint Partner Projekts, das darauf abzielt, Technologie- und Markteinblicke sowie Benchmarking verschiedener Material- und Produktionskonzepte zu ermöglichen und gleichzeitig die Experten entlang der Wertschöpfungskette zu vernetzen.

Das Kick-Off-Meeting diente nicht nur als Plattform, um neue Kontakte zu knüpfen und sich über die Expertise und Interessen der Konsortiumsmitglieder im Bereich Wasserstoffdruckbehälter zu informieren, sondern legte auch den Grundstein für die Ausrichtung der kommenden anspruchsvollen Projektphasen. Als Grundlage für die interaktive Diskussionsrunde erläuterte das AZL den Hintergrund, die Motivation und den detaillierten Arbeitsplan. Im Mittelpunkt des Dialogs standen die Hauptziele, die größten Herausforderungen, der Beitrag zur Wettbewerbsfähigkeit und die Prioritäten, mit denen die Erwartungen der Projektpartner am besten erfüllt werden können.

Die Diskussionen betrafen regulatorische Fragen, die sich wandelnde Wertschöpfungskette sowie die Versorgung mit und die Eigenschaften von Schlüsselmaterialien wie Kohlenstoff- und Glasfasern und Harzen. Das Konsortium definierte Untersuchungen zu verschiedenen Fertigungstechnologien, um deren Ausgereiftheit und potenziellen Nutzen zu bewerten. Konstruktionsauslegungen, einschließlich Liner, Boss-Design und Wickelmuster, werden unter Berücksichtigung ihrer Auswirkungen auf die mobile und stationäre Lagerung eingehend geprüft. Die Gruppe interessiert sich ebenfalls für kosteneffiziente Prüfmethoden und Zertifizierungsverfahren sowie für die Aussichten auf ein Recycling zu Endlosfasern und die Verwendung nachhaltiger Materialien. Es wurde um Einblicke in die künftige Nachfrage nach Wasserstofftanks, in die Bedürfnisse und Strategien der OEMs und in technologische Entwicklungen zur Herstellung wirtschaftlicherer Tanks gebeten.

Die Sitzung unterstrich die Bedeutung von CAE-Entwürfen für Fasermuster, die Eignung von Software und den anwendungsabhängigen Einsatz von duroplastischen und thermoplastischen Entwürfen.

"Die Reichhaltigkeit der Diskussionsergebnisse zeigt den umfassenden Ansatz unseres Projekts und den Wert, den es den Teilnehmern bringen sollte. Wir freuen uns darauf, diese Erkenntnisse in die Detailplanung des Projekts einfließen zu lassen, wobei das erste Report Meeting für den 7. Februar 2024 angesetzt ist. Bei diesem Treffen werden wir einen umfassenden Überblick über die neuesten Anwendungen, Designüberlegungen und Produktionstechnologien geben.", sagt Warden Schijve, Design Leader beim AZL.

Das erste Report Meeting wird auch den Rahmen für die nächste Projektphase abstecken, in der das AZL Ingenieurteam Referenzdesigns erarbeitet. Diese Designs werden eine Reihe von Druckbehälterkonfigurationen mit einer Vielzahl von Materialien und Produktionskonzepten abdecken. Ziel ist es, Modelle zu entwickeln, die nicht nur die aktuellen technologischen Möglichkeiten widerspiegeln, sondern auch tiefe Einblicke in die Kostenanalyse verschiedener Produktionstechnologien, deren CO2-Fußabdruck, Recyclingaspekte und Skalierbarkeit bieten.

Das AZL Projekt ist weiterhin offen für zusätzliche Teilnehmer. Unternehmen, die an einer Teilnahme an dieser zukunftsorientierten Initiative interessiert sind, sind eingeladen, sich mit Philipp Fröhlig in Verbindung zu setzen, um weitere Informationen zu erhalten und herauszufinden, wie sie zu diesem richtungsweisenden Projekt beitragen und davon profitieren können.

„Batteriegehäuse sind eine Schlüsselkomponente in E-Fahrzeugen. In verschiedenen Kooperationsprojekten untersucht das AZL ganzheitlich die anspruchsvollen Anforderungen und entwickelt Konzepte, wie kunststoffbasierte Multimateriallösungen im Vergleich zu Status-quo-Lösungen aus Metall Gewicht und Kosten sparen können.“ Peter Dill, Director Product Portfolio Global bei Röchling Automotive, zählt zu den Partnern, die die AZL GmbH über alle Wertschöpfungsketten und Materialklassen zusammenbringt. „Die Zusammenarbeit im Konsortium ermöglicht uns einen kreativen Austausch und bringt neue Impulse, so auch zu den Möglichkeiten neuer Werkstoffe im Hinblick auf den Crash- und Brandschutz. Wir bei Röchling Automotive freuen uns schon auf das nächste Projekt, das sich diesmal mit Cell-to-Pack-Gehäusen beschäftigen wird.“, so Dill weiter. 

Der Aufbau von Batteriegehäusen ist entscheidend für die Sicherheit, Kapazität, Leistung und Wirtschaftlichkeit. Im nun startenden Cell-to-Pack-Projekt wird die Entwicklung von Konzepten für Bauteile und deren Produktion auf Basis verschiedener Materialien und Konstruktionstechniken vorangetrieben. Die Konzepte werden in Bezug auf Leistung, Gewicht und Produktionskosten verglichen, so dass für OEM, Produzenten und deren Zulieferer in der gesamten Wertschöpfungskette von Batteriefahrzeugen neues Know-how entsteht. Unternehmen sind nun eingeladen, sich an diesem neuen, branchenübergreifenden Projekt zu beteiligen, um Batteriegehäusekonzepte für die vielversprechende und zukunftssichere Cell-to-Pack-Technologie zu entwickeln.

Basis für das Projekt ist die Leichtbau-Kompetenz der AZL-Experten, die sie bereits in früheren Projekten für Multimateriallösungen bei modul-basierten Batteriegehäusen gezeigt haben. Gemeinsam mit 46 Industriepartnern, darunter unter anderem Audi, Asahi Kasei, Covestro, DSM, EconCore, Faurecia, Hutchinson, Johns Manville, Magna, Marelli and Teijin, wurden 20 verschiedene Multimaterialkonzepte optimiert und mit einem Referenzbauteil aus Aluminium verglichen. Alle Produktionsschritte wurden im Detail modelliert, um zuverlässige Kostenschätzungen für jede Variante zu erhalten. Ergebnis: Es konnten je nach Konzept 20 % Gewichts- bzw. 36 % Kosteneinsparpotenzial durch den Einsatz von Multimaterial-Verbundwerkstoffen im Vergleich zur etablierten Aluminiumreferenz identifiziert werden. „Im gemeinsamen Projekt wurden die anspruchsvollen Anforderungen vom AZL umfassend untersucht und Konzepte erarbeitet, wie durch Kunststoff-basierte Multi-Material-Lösungen Gewicht und Kosten gegenüber Status-quo-Lösungen aus Metallen eingespart werden können. Wir freuen uns auch auf Impulse zur Umsetzung von Kunststoff-Batteriegehäusen für die Cell-to-Pack Technologie und die Zusammenarbeit in dem Folgeprojekt.“ sagt Dr.-Ing. Florian Meyer, Projektmanagementpate seitens der Technischen Entwicklung der Audi AG.

Es wird erwartet, dass sich das Aufbaukonzept der Batteriegehäuse in Richtung eines effizienteren Layouts entwickeln wird. Hierbei werden die Zellen nicht mehr in zusätzlichen Arbeitsschritten in Modulen zusammengefasst, sondern direkt in das Batteriegehäuse integriert. Durch die Einsparung von Batteriemodulen und verbesserter, gewichtssparender Raumausnutzung wird eine höhere Packungsdichte ermöglicht, eine geringere Bauhöhe erzielt und Kosten eingespart. Zusätzlich werden verschiedene Ausbaustufen der konstruktiven Integration des Batteriegehäuses in die Karosseriestruktur erwartet. Diese neuen Designs bringen spezifische Herausforderungen, unter anderem zur Gewährleistung des Schutzes der Batteriezellen vor Beschädigung durch äußere Einflüsse sowie des Brandschutzes mit sich. Darüber hinaus können unterschiedliche Optionen für Recycling und Reparatur die künftigen Konstruktionen erheblich beeinflussen. Wie die verschiedenen Material- und Strukturoptionen für zukünftige Generationen von Batteriegehäuse für die Cell-to-Pack Technologie aussehen könnten und wie sie in Bezug auf Kosten und Umweltauswirkungen zu vergleichen sind, wird in dem neuen AZL-Projekt untersucht. Neben den Material- und Produktionskonzepten aus der Konzeptstudie für modulbasierte Batteriegehäuse werden auch Ergebnisse eines aktuell laufenden Benchmarkings von verschiedenen Materialien für die Impact-Schutzplatte sowie eine neue Methode zur Ermittlung von mechanischen Eigenschaften während eines Brandtest eingebracht.

Das Projekt startet am 27. Oktober 2022 mit einem Kick-Off Treffen des Konsortiums, interessierte Firmen können sich bis dahin noch für die Teilnahme bewerben.