Qualifizierung mechanischer Fügeverfahren für Batteriekästen

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Kernthesen

  • Identifizierung der Dichtheitseigenschaften ausgewählter mechanischen Fügeverbindungen.
  • Optimierung der Dichtheitseigenschaften der Fügeverbindungen.
  • Untersuchung des Einflusses der thermischen, medialen und mechanischen Belastungen auf die Dichtheitseigenschaften der Fügeverbindungen.

Zusammenfassung

Die Elektromobilität ist ein integraler Bestandteil der sich global vollziehenden Mobilitätswende. Die Experten der Nationalen Plattform Elektromobilität (NPE) rechnen laut dem „Wegweiser Elektromobilität 2016" mit einem signifikanten Durchbruch der Elektromobilität zwischen 2020 und 2030.

Jedoch herrscht am Markt eine große Unklarheit, wie mechanische Fügeverbindungen, hinsichtlich der hohen Zulassungsanforderungen an Batteriekästen, ausgelegt werden müssen. Die Hauptanforderungen an die mechanische Fügetechnik in Batteriegehäusestrukturen sind neben der eigentlichen Verbindungausbildung und zuverlässigen Kraftübertragung, die Sicherstellung der Dichtheit sowie Korrosionsbeständigkeit im Nassbereich eines Fahrzeugs.

Um die beschriebenen Anforderungen hinsichtlich ihrer Robustheit / Beständigkeit zu bewerten, werden die Dichtheitseigenschaften mechanischer Fügeverbindungen unter thermischer, medialer als auch mechanischer Belastung erfasst und mittels geeigneter Maßnahmen, wie beispielsweise der Anpassung von Prozessparameter oder der Verwendung zusätzlicher Dichtelemente, optimiert.

Anschließend werden die Dichtheitsuntersuchungen auf einen bauteilähnlichen Prüfkörper übertragen, um mögliche geometrische Einflussfaktoren wie notwendige Fügepunktabstände oder zulässige fügebedingte Bauteildeformationen zu erfassen.


Darstellung des Nutzens für KMU

Die sich aktuell vollziehende Mobilitätswende insbesondere mit Blick auf die sich schnell entwickelnde Elektromobilität führt zu einer starken Verunsicherung bei den beteiligten Unternehmen. Es fehlen insbesondere Standards und Kenntnisse zur sicheren Auslegung der Batteriekastenstrukturen, welche zu einer Überdimensionierung führen.

Dabei entstehen insbesondere für die Fügetechnik neue Anforderungen, wie z. B. die Dichtheit der Verbindung während der Lebensdauer eines Elektrofahrzeuges. Die kombinierte mediale und mechanische Beanspruchung stellt insbesondere die beteiligten KMU an der Prozesskette vor eine große Herausforderung bei der Auslegung aufgrund fehlender Standards. Entsprechenden Konstruktionsrichtlinien und Fertigungsempfehlungen geben ihnen Sicherheit und damit einen strategischen Vorteil in diesem international stark wettbewerbsintensiven Markt.


Projekt

EFB 01/119, IGF 21762N - Laufzeit 01.04.2021 - 31.03.2023

Referent: M. Sc. Daxin Han, Laboratorium für Werkstoff- und Fügetechnik, Universität Paderborn


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