Elektromobilität gilt als Schlüsselfaktor der klimafreundlichen Mobilität. Die bisherige geringe Akzeptanz liegt an der begrenzten Reichweite und den hohen Anschaffungskosten, die auf die massereichen Energiespeicher zurückgeführt werden. Mit einem Batteriegehäuse aus hochfesten Stählen in Leichtbauweise können geringere Materialkosten und Treibhausgasemissionen über den Lebenszyklus dieses Batteriekastens im Vergleich zum Aluminium erreicht werden. Die Kästen dienen dazu, Batterien sicher im Fahrzeug zu verstauen und zu schützen.
Innerhalb eines Projekts der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) untersuchten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Laboratoriums für Werkstoff- und Fügetechnik und des Lehrstuhls für Technische und Makromolekulare Chemie der Universität Paderborn die Potenziale von klebtechnischem Fügen an Batteriekästen. Die Sicherstellung der Dichtheit und Korrosionsbeständigkeit im Nassbereich des Fahrzeugs gehören zu den wichtigsten Herausforderungen.
Ein Forschungsziel war die Entwicklung einer anwendungsorientierten und grundlegend wissenschaftlich abgesicherten Methode zur Bewertung des Langzeitverhaltens von Stahlklebeverbindungen an Batteriegehäusen in Elektrofahrzeugen. Die Forschungsergebnisse können in weiteren Branchen wie dem Anlagen- und Behälterbau genutzt werden. Mittelständische Unternehmen dieses Marktes benötigen verlässliche Auslegungsmethoden, die auf experimentellen Prüfungen einer entsprechenden Stahl-Klebverbindung und deren Nachweisführung und Qualitätssicherung basieren. Deshalb haben die Forschungseinrichtungen eine Methode erarbeitet, um das Langzeitverhalten der Stahl-Klebverbindung unter den gegebenen Anforderungen vorauszusagen.
Kooperierend mit dem AiF-Mitglied Forschungsvereinigung Stahlanwendung e.V. - FOSTA und Partnern aus dem Mittelstand wählten die Forschenden relevante Werk- und Klebstoffkombinationen aus und bewerteten die Langzeitbeständigkeit der Klebstoffsubstanz und Verbundprüfkörper. Gleichzeitig erstellten die Paderborner Expertinnen und Experten ein Modell zum Schädigungsmechanismus und entwickelten eine Versuchsmethodik zur Bestimmung der Beständigkeit und Dichtheit geklebter Verbindungen. Nicht zuletzt verifizierten sie die Übertragbarkeit der Prüfmethode auf komplexe Bauteile.
Diese Erkenntnisse dienen vor allem kleinen und mittleren Unternehmen (KMU) für die langzeitbeständige Auslegung von Klebverbindungen. Damit können sie die Robustheit und Sicherheit ihrer Verfahren und Technologien hinsichtlich dieser Anforderungen bewerten und optimieren.
Das vorwettbewerbliche IGF-Vorhaben wurde vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz mit öffentlichen Mitteln gefördert. Die Forschungsergebnisse des Projekts können von allen interessierten KMU genutzt werden. (frd)
Forschungsvereinigung:
Forschungsvereinigung Stahlanwendung e.V. - FOSTA
Forschungseinrichtungen:
Universität Paderborn Laboratorium für Werkstoff- und Fügetechnik
Universität Paderborn Lehrstuhl für Technische und Makromolekulare Chemie
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