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Projekte

Nachhaltige und kosteneffiziente Druckspeicher für mobile und stationäre Anwendungen – HZwo FRAME PAmost

Der Kern des Projektvorhabens ist die effiziente Nutzbarmachung des geringen Bauraums von E-Lastenrädern für einen Brennstoffzellenantrieb. Dafür sollen stranggepresste Halbzeuge und Druckgussteile nicht nur als Tragstruktur des Fahrwerks, sondern auch gleichzeitig als Druckspeicher genutzt werden. Durch eine Funktionsintegration ergeben sich bei vergleichbarer Leistungsdichte mit klassischem Fahrzeugaufbau erhebliche Einsparpotentiale durch bessere Materialausnutzung hinsichtlich des Material- und Fertigungsaufwandes sowie eine Minimierung des Gewichts- und Rohstoffeinsatzes gegenüber eines klassischen H2-Tankpackages. Letztendlich kann durch die Verwendung eines Brennstoffzellenantriebs in den beschriebenen Fahrzeugen die Reichweite aber auch die max. Zuladung signifikant erhöht und somit ein Einsatz in weite Bevölkerungsgruppen getragen werden. Darüber hinaus bietet diese Entwicklung ein enormes Potential als stationärer Power-to-Gas (PtG) Pufferspeicher für Wohn- und Industriegebäude.

Das Laserinstitut Hochschule Mittweida bringt seine Expertise zum Laserschweißen in das Projektvorhaben ein. Das Hauptziel der Forschungsarbeiten besteht in der Identifizierung geeigneter Prozessparameter zur Herstellung hochbelastbarer gasdichter Schweißnähte an den geplanten Aluminiummaterialien. In einem ersten Schritt werden dazu grundlegende Untersuchungen zum Auffinden geeigneter Prozessparameterfenster beim Schweißen artgleicher und artungleicher Materialpaarungen durchgeführt, um für den Fügeprozess geeignete Werkstoffe bzw. Werkstoffkombinationen für die spätere Bauteilauslegung zu qualifizieren. Dies erfolgt unter Parametervariation von Nahtform (I-Naht, Überlappnaht, Bördelnaht, etc.) sowie von Material und Materialdicke. Wesentliche Prozessparameter sind dabei: Strahlparameter (Intensität und -verteilung, Fokuslage, Laserstrahlleistung), Schweißgeschwindigkeit, Schutzgas und Schutzgasführung. Im Weiteren sollen dann, in Abstimmung mit den Projektpartnern und unter Berücksichtigung lasergerechter Konstruktion, vorgesehene Bauteilkomponenten des Tanks / Anbauteile als schweißtechnischer Technologienachweis realisiert werden. Abschließend soll das Potenzial des Laserstrahlschweißens für den geplanten Anwendungsfall an einem Funktionsmuster (Rahmenbauteil, Pufferspeicher) demonstriert und somit der Weg zu einer Verwertung der Ergebnisse aufgezeigt werden.

Motivation

• Marktaktivierung von Brennstoffzellen im Mikromobilitätsbereich durch Senkung der Produktions- und Materialkosten der Druckspeicher
• Erhöhung der Reichweite und der max. Zuladung von Mikromobilitätsanwendungen
• Erweitern der Kompetenzen durch interdisziplinäre Zusammenarbeit