Leittechnologien für die Energiewende – „Konzeptentwicklung für ein Stahlbatteriegehäuse unter besonderer Berücksichtigung der Fügetechnik und des Korrosionsschutzes“

Unter der Leitung von Professor Meschut vom Laboratorium für Werkstoff und Fügetechnik (LWF) der Universität Paderborn arbeiten das ika, das Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik (IPK) aus Berlin sowie das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung (IPA) aus Stuttgart in dem Verbundprojekt daran, ein Konzept zu entwickeln, das die Vorteile von höchstfesten Stählen bei der Konzeptionierung des Stahlbatteriegehäuses nutzt.

Aktuell werden Batteriegehäuse meist unabhängig vom Fahrzeugtyp als „Normteil“ produziert, um u.a. Skaleneffekte in der Entwicklung und Produktion zu nutzen. Das bedeutet, dass die Batteriegehäuse skalierbar und hinsichtlich ihrer Geometrie flexibel gestaltbar sein müssen, damit sie in verschiedenste Fahrzeugmodelle passen. Dies lässt sich zurzeit am einfachsten durch Strangpressprofile aus Aluminium erreichen.

Die geforderte Skalierbarkeit könnte man bei der Verwendung von Stahl durch Rollprofile erreichen, die jedoch nicht die gleiche Gestaltungsfreiheit wie Aluminium-Strangpressprofile bieten. Durch ihre hohen Festigkeiten können aber die Strukturen kompakter ausgelegt werden und so dazu beitragen, Material und damit Gewicht einzusparen. Wird bereits bei der Konzeptionierung des Batteriegehäuses die umgebende Fahrzeugstruktur mitbetrachtet, so lässt sich das Gewicht von elektrischen Fahrzeugen auf Gesamtfahrzeugebene reduzieren. Zusätzlich lassen sich gerade die hohen Anforderungen an die Crashsicherheit mit Batteriegehäusekonzepten in Stahlbauweise vergleichsweise gut erfüllen.

Ziel dieses Projekts ist es daher, die Vorteile von höchstfesten Stählen bei der Konzeptionierung des Batteriegehäuses zu nutzen und dabei die Einschränkungen hinsichtlich der Gestaltungsfreiheit gezielt zu adressieren. Dazu betrachtet das ika in einem Teilprojekt die Nutzung unterschiedlicher formgebender Verfahren wie das Rollprofilieren und die Schalenbauweise, und simuliert anhand der Rahmenstruktur deren Einfluss auf mechanische Eigenschaften wie Steifigkeit, Festigkeit und Crashverhalten.

Bei der Konzeptionierung werden zudem insbesondere die aus dem Gesamtprojekt resultierenden Anforderungen und Lösungen hinsichtlich des Korrosionsschutzes, der Dichtigkeit und der Fügetechnik berücksichtigt. Zudem wird in diesem Vorhaben eine vollständige Lebenszyklusanalyse durchgeführt, um auch die Umweltbelastung im Vergleich zu einem Referenzmodell ganzheitlich zu bewerten.

Das umfassende Projektmanagement des interdisziplinären Projektes übernimmt dabei die Forschungsvereinigung Stahlanwendung e. V. (FOSTA). Die Forschungsvereinigung Automobiltechnik (FAT) und die Forschungsgesellschaft für Pigmente und Lacke e. V. (FPL) unterstützen das Forschungsvorhaben als kooperierende Forschungsvereinigungen.

Das Vorhaben wird im Rahmen einer Programmkooperation des siebten Energieforschungsprogramms und der Industriellen Gemeinschaftsforschung durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) mit über 1,3 Mio. € gefördert.