Leichtbau-Batteriegehäuse aus Faserverbunden: 40 Prozent leichter als Aluminium durch den beanspruchungsgerechten Sandwichaufbau und gleichzeitig kosteneffizient durch ein hocheffizientes Fertigungsverfahren. (Bild: Fraunhofer LBF)
So kann je nach Fahrzeugdesign die mechanische Struktur des Batteriepacks mehr als 30 Prozent von dessen Gesamtmasse ausmachen. Um die gravimetrische Energiedichte zu erhöhen, ohne die Zelltechnik verändern zu müssen, ist es somit naheliegend, die notwendigen mechanischen Strukturen der Batteriepacks leichter zu bauen. Ein deutliches Leichtbaupotenzial liegt bei der Nutzung von Faser-Kunststoff-Verbunden. Vor diesem Hintergrund hat ein Forscherteam des Fraunhofer-Instituts für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF, Darmstadt, ein Leichtbau-Batteriepackgehäuse aus Endlosfaser verstärkten Thermoplasten im Sandwichaufbau hergestellt und nutzte dazu ein neuartiges Verfahren, das den Schaumspritzguss mit thermoplastischen FKV kombiniert. Dieses In-Situ-FKV-Sandwich-Verfahren ermöglicht die Herstellung fertiger Leichtbau-Batteriegehäuse innerhalb von rund zwei Minuten ohne Nachbearbeitung. Darüber hinaus lassen sich Funktionen, wie die thermische Isolationsfähigkeit des hergestellten Batteriegehäuses, im gleichen Prozessschritt integrieren, was mit klassischen metallischen Konstruktionsmaterialien und Fertigungsverfahren nicht möglich wäre. Durch die Wahl geeigneter Flammschutzmittel und Strukturen ist ein hoher Widerstand gegenüber offenen Flammen sowie thermischen Energieeinträgen erzielbar, wie sie etwa bei einem möglichen Zellbrand oder den UN-ECE-R100 Prüfungen auftreten.