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Neue Materialien für leichtere Elektrofahrzeuge

Fortschrittliche Materialien sind von entscheidender Bedeutung, um die Kraftstoffeffizienz von Elektrofahrzeugen (Electric Vehicles, EVs) unter Aufrechterhaltung der Sicherheit und Leistung weiter zu verbessern. Im Rahmen eines EU-finanzierten Projekts wurde die Entwicklung hochfester Leichtbaumaterialien beschleunigt, welche als strukturelle Komponenten für zukünftige Elektrofahrzeuge verwendet werden können.
Neue Materialien für leichtere Elektrofahrzeuge
Jede neue Generation von Elektrofahrzeugen wird größer und Verbesserungen bei der Sicherheit und beim Komfort werden immer schwerer. Die Verwendung von Leichtbaumaterialien kann das Gewicht der Leistungssysteme und weiterer Komponenten kompensieren, die Fahrzeugeffizienz steigern und die Fahrzeugreichweite bevor ein Wiederaufladen erforderlich ist erhöhen.

Gewichtsarme Stoffe wie bspw. kohlefaserverstärkte Kunststoffe wurden bislang bei relativ hohen Kosten vorwiegend in hochleistungsfähigen Fahrzeugen verwendet. Im Rahmen des EU-finanzierten Projekts ENLIGHT (Enhanced lightweight design) wurde eine Auswahl an Leichtbaumaterialien für Elektrofahrzeuge mit geringen Umweltauswirkungen entwickelt.

Das Team zielte auf die Produktion ultrakompakter Viersitzer-Passagierfahrzeuge im mittleren Stückzahlbereich ab, die in den kommenden acht bis zwölf Jahren auf den Markt kommen sollen. Nach der Einteilung der Forschung zur Adressierung der für das Gesamtgewicht relevantesten Bereiche, beschäftigten sich die Wissenschaftler mit der gesamten Fahrzeugkonfiguration. Bei dem Entwurf wurde ein Frontmodul, ein Modul für den zentralen Boden, eine Vordertür, ein Unterrahmen- und Suspensionssystem sowie ein integrierter Fahrzeug-Querträger berücksichtigt.

Zu den hochentwickelten Materialien, die untersucht wurden, zählten thermoplastische Matrixverbundstoffe, kohlefaserverstärkte Verbundstoffe, fortschrittliche Hybrid- und Sandwichmaterialien sowie auf Biostoffen und erneuerbaren Stoffen basierende Verbundstoffe. Das Team verfolgte eine ganzheitliche Sichtweise, bei der Faktoren wie die Leistung, die Herstellung, die Kosten und die Umweltauswirkungen über den Lebenszyklus berücksichtigt worden waren. Ferner wurden im Zuge des Projekts wichtige Ergebnisse anderer Projekte integriert, um die Erfolgschancen zu erhöhen.

Die Wissenschaftler bewerteten mehrere Fertigungsverfahren wie Resin Transfer Moulding, Thermoformen oder ein hybrides Präge-/Verdichtungs-Formverfahren. Deren Validierung anhand einzelner Komponenten und Modulteile bestätigte die Kosteneffizienz solcher Methoden für die Fertigung von Elektrofahrzeugen im mittleren Stückzahlbereich.

Die Verwendung der neuen Leichtbaumaterialien resultierte in signifikanten Gewichtseinsparungen von bis zu 50 % gegenüber handelsüblichen Produkten. Eine Reduktion der Kosten und Umweltauswirkungen von Elektrofahrzeugen wird eine serienmäßige Fertigung und großflächige Marktaufnahme unterstützen. Dies wird wiederum die Folgen für die Umwelt durch Fahrzeuge auf den Straßen erheblich verringern.

Verwandte Informationen

Fachgebiete

Scientific Research

Schlüsselwörter

Elektrofahrzeuge, Leichtbaumaterialien, ENLIGHT, Thermoplast, Moulding
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