Themenfeld
Bild_ForschungArbeiter

Elektromobilität

Elektromobilität

Produktionssysteme für Deutschland - der Leitmarkt für Elektromobilität

Die größte technologische Herausforderung der Automobilindustrie weltweit ist die langfristige Sicherung einer umweltverträglichen individuellen Mobilität. Elektrofahrzeuge sind hier eine Option, da sie das gesamte Spektrum erneuerbarer Energien nutzen und in erster Linie in urbanen Ballungsräumen die lokalen Schadstoff- und Lärmemissionen senken.
Die deutsche Automobilindustrie hat auf Grund ihrer technologischen Kompetenz die Chance, sich langfristig einen weltweiten Spitzenplatz auf diesem hoch kompetitiven Zukunftsmarkt zu sichern. Jetzt kommt es darauf an, rasch energieeffiziente, ressourcenschonende, leistungsfähige und vor allem wirtschaftliche Technologien zur Herstellung von Komponenten für Elektrofahrzeuge zu entwickeln und diese für eine Einführung in signifikanten Stückzahlen in den Markt vorzubereiten.

Batterien für Elektroautos von morgen und übermorgen produzieren

Batterien sind die teuersten Einzelkomponenten künftiger batteriegetriebener Fahrzeuge. Die Produktion der Batterien für automobile Anwendungen erfordert anspruchsvolle, innovative Lösungen. Die stabile, sichere und reproduzierbare Beherrschung der Fertigungsprozesse von Lithium-Ionen-Batteriesystemen und zukünftiger Batteriemodelle ist eine Schlüsseltechnologie auf dem Weg zur Elektrifizierung des Autos. Sie ist grundlegende Voraussetzung für eine wirtschaftliche Produktion am Standort Deutschland.
Die Großserienfertigung von Lithium-Ionen-Batterien mit signifikant verbesserter Energie- und/ oder Leistungsdichte ist die Voraussetzung für viele neue zukunftsweisende Produkte am Industriestandort Deutschland: Kraftfahrzeuge mit einem bedeutenden Anteil an elektrischer Traktion, wie Hybridfahrzeuge oder Fahrzeuge mit vollständigem Elektroantrieb, auch in Kombination mit einer Brennstoffzelle oder einem kleinen Verbrennungsmotor.

Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) unterstützt Forschungs- und Entwicklungsvorhaben, mit denen die Grundlagen für eine Produktion der Batterien in Deutschland geschaffen werden.
Das strategische Ziel der Verbundprojekte ProLiEMo, Fuel, LiB-Technikum, ProLiBat und DeLiZ war es, innovative und praxistaugliche Produktionstechnologien für Lithium-Ionen-Batterien in Deutschland zu entwickeln, zu etablieren und auszubauen. Damit soll eine weltweit wettbewerbsfähige, automatisierte Serienproduktion von großformatigen Lithium-Ionen-Zellen und damit ausgestatteten Batterien am Standort Deutschland unterstützt werden. Bei der zu entwickelnden Fertigungs- beziehungsweise Verfahrenstechnik und der dazu notwendigen Maschinen- und Anlagentechnik wurde ebenfalls eine deutliche Verbesserung der Ressourceneffizienz angestrebt.

In dem genannten Kontext steht auch das Verbundvorhaben iFaab. In diesem werden Fertigungs- und Verfahrenstechniken für die Herstellung von Zell- und Batterieprototypen für Plug-in Hybrid Electro Vehicles (PHEV) entwickelt. 

Im Projekt DryLIZ wird der lösungsmittelfreie Beschichtungsprozess und die Entwicklung einer modularen Lösung zur direkten Integration der Klimatechnik in Fertigungsstraßen vorangetrieben. In dem Projekt ProLIZ stehen in Fortsetzung der Wertschöpfungskette aus DryLIZ industriell einsetzbare Verfahren und Anlagen für die Prozessschritte: Fügen der Zellableiter, Verpacken des Zellstapels im Gehäuse und Füllen der Zelle mit Elektrolyt sowie Abdichten des Gehäuses im Fokus der Betrachtungen.

Serienflexible Technologien für elektrische Antriebe von Fahrzeugen

Wegen des steigenden Bedarfs an Lösungen für die Elektromobilität, der wachsenden Ansprüche an elektrische Antriebe sowie der damit einhergehenden Herausforderungen hinsichtlich der Reduzierung von Produktions- und Herstellkosten ergibt sich die Notwendigkeit einer umfassenden Weiterentwicklung und Optimierung der Funktion elektrischer Antriebe und entsprechender Produktionsprozesse. Insbesondere der automobile Einsatz stellt umfassende Anforderungen an Qualität, Leistungsdichte und Funktionssicherheit elektrischer Antriebe. Dabei müssen auf Grund unterschiedlicher Antriebsvarianten verschiedenste Applikationsbereiche berücksichtigt werden. Deshalb unterstützt das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) die Entwicklung neuer innovativer Antriebe.
Großserienfähige Wickel-, Schneid- und Paketiertechnologien und deren automatisierte Umsetzung für die Herstellung von Elektromotoren stehen in folgenden Projekten im Vordergrund: ProStar, AnStrom, HeP-E und PriMa3D. Dabei geht es auch um stückzahlflexible und wirtschaftliche Produktionsprozesse für neue elektrische Antriebe.
Die gesamte Fertigungskette der Motoren wird in den Projekten SeRiel, GroAx, ESKAM und PriMa3D untersucht und verbessert. Wobei es sich im Projekt PriMa3D und GroAx um spezielle Fertigungsverfahren handelt.
Die großserienfähige Kontaktierungsverfahren und fertigungsgerechte, automatisierbare Mess- und Prüftechnologien werden im Projekt HeP-E untersucht.

Die Projekte werden unterstützt durch die Innovationsplattform Effizienzfabrik - E-Antrieb. So sollen die Ergebnisse der sieben o. g. Verbundprojekte gebündelt in die Breite der Industrie getragen werden.

Im Ergebnis der Projekte werden produzierende Unternehmen fortan dabei unterstützt, serienfähige, wirtschaftliche Technologien und Ausrüstungen für elektrische Antriebe zu entwickeln. Diese sollen es z. B. erlauben, kleinste Serien von Elektromotoren und Antriebsaggregaten sowie deren Subsysteme auf eine Großserienproduktion hoch zu skalieren oder auch eine Mischproduktion realisieren zu können. Die Leistungsfähigkeit und Produzierbarkeit elektrischer Antriebe und entsprechender Subsysteme für zukünftige Fahrzeuggenerationen wird am Ende der Projekte anhand von Demonstratoren gezeigt.

Funktionsintegrativer Systemleichtbau im Multimaterial-Design

Bei der Entwicklung funktionsintegrativer Leichtbausystemlösungen vollzieht sich derzeit neben der weiteren Optimierung der bereits etablierten Werkstoffe und Bauweisen ein tiefgreifender Wandel hin zu völlig neuartigen Werkstoffkombinationen und den entsprechenden innovativen Fertigungstechnologien. Diese und die damit einhergehende verstärkte Berücksichtigung der Ressourcenschonung bei der Herstellung komplexer Funktionsbauteile lassen eine deutliche Effizienzsteigerung für Elektrofahrzeuge über den gesamten Produktlebenszyklus erwarten.
Ziel des Forschungs- und Technologiezentrums FOREL ist die Schaffung und der kontinuierliche Ausbau eines fertigungsprozessorientierten Netzwerks zur Herstellung hybrider Leichtbaustrukturen für den Fahrzeugbau mit spezifischer Orientierung auf die Erfordernisse der Elektromobilität. Dazu soll in fachorientierten Forschungsprojekten neues Prozesswissen erarbeitet und mit dem Know-how anderer Initiativen gebündelt und vernetzt werden. FOREL verfolgt dazu erstmals einen fachlich und territorial übergreifenden systemischen Ansatz, kann dadurch Anwendern gezielt und umfassend Lösungen aufzeigen und auch die Überführung von F&E-Ergebnissen in die industrielle Anwendung beschleunigen. Dazu integriert FOREL die Funktion eines Forschungszentrums als Koordinations- und Kommunikationsplattform mit der eines Technologiezentrums als Kompetenz- und Verwertungsplattform. Die angestrebten Lösungen werden beispielhaft an konkreten Fahrzeugbaugruppen validiert. FOREL wird die Ergebnisse durch geeignete Transfermaßnahmen breiten Anwendergruppen zugängig machen sowie Benchmarks anbieten. Das Forschungs- und Technologiezentrum FOREL wird nach der geförderten Initialisierungsphase eigenständig weitergeführt und nachhaltig zu einem nationalen Forschungszentrum mit internationaler Ausstrahlung ausgebaut.
Das zugehörige Verbundprojekt LEIKA fokussiert auf die Erarbeitung konstruktiver und fertigungstechnischer Lösungen zur intelligenten Kombination und Verarbeitung von hochfesten Stahl- bzw. Aluminiumwerkstoffen und thermoplastischen faserverstärkten Kunststoffen. Dazu müssen effiziente Fügeverfahren sowie prozesssichere und großserientaugliche Bearbeitungsverfahren für diese Werkstoffpaarungen entwickelt werden.

 
Weitere Informationen:

Nationaler Entwicklungsplan Elektromobilität der Bundesregierung
Nationaler Entwicklungsplan Elektromobilität der Bundesregierung, August 2009 [PDF, 258 KB]
Pressemitteilung des BMBF, 06.07.2009: "Deutschland zum Leitmarkt für Elektroautos machen"
Pressemitteilung des BMBF, 26.03.2009: "Elektroautos der Zukunft sollen aus Deutschland kommen"

 

Ansprechpartner