Aus der Branche

Bei der Entwicklung und Optimierung von Elektrofahrzeugen sind Lautlosigkeit und Ressourceneffizienz das Gebot der Stunde. Einerseits erhöhen weltweit immer strengere Emissionsvorschriften die Nachfrage nach Komponenten, die die Lärmbelastung reduzieren und Fahrzeughersteller gleichzeitig dabei unterstützen, ihre Nachhaltigkeitsziele zu erfüllen. Andererseits verstärkt das fehlende Geräusch des Verbrennungsmotors in E-Autos die störenden Auswirkungen anderer Lärmquellen im Fahrgastraum. Mit Ultra-Silent Tune präsentiert Autoneum nun eine neue, leichtgewichtige und umweltfreundliche Technologie für Unterbodenverkleidungen, die das Abrollgeräusch der Reifen sowohl ausserhalb als auch innerhalb des Fahrzeugs reduziert und damit nicht nur die akustische Leistung, sondern auch den Fahrkomfort in Elektroautos verbessert.

Autoneums Technologie Ultra-Silent Tune verdankt ihre schallabsorbierende Leistung akustischen Kammern unterschiedlicher Form und Grösse. Die Kammern entstehen durch das Aufbringen einer geprägten Polyesterfolie auf der von der Geräuschquelle abgewandten Seite des Unterbodenschildes aus Ultra-Silent: Sie fangen die von den Autoreifen abgestrahlten Schallwellen auf, modulieren sie entsprechend ihrer jeweiligen Geometrie und reflektieren sie zurück auf das poröse Trägermaterial. Im Vergleich zu herkömmlichen einlagigen Unterbodenverkleidungen, deren akustische Leistung hauptsächlich durch die lärmreduzierenden Eigenschaften der den Reifen zugewandten Produktseite bestimmt wird, macht Ultra-Silent Tune Gebrauch von beiden Seiten der Komponente, was deren Schallabsorption deutlich verbessert. Autoneum setzt damit das bewährte Konzept traditioneller Kammerabsorber innovativ ein und reduziert das Abrollgeräusch der Reifen.

Darüber hinaus verbindet Ultra-Silent Tune eine optimierte akustische Leistung mit den Nachhaltigkeitsvorteilen von Autoneums Pure-Technologie Ultra-Silent. Neben dem hohen Anteil an rezyklierten PET-Fasern können Unterbodenverkleidungen aus Ultra-Silent Tune zu 100% aus Polyester hergestellt und somit am Ende des Fahrzeuglebens vollständig rezykliert werden. Zudem lässt sich die Dicke der mehrlagigen Konstruktion flexibel an die Bauräume unterschiedlicher Fahrzeugmodelle anpassen. Unterbodenverkleidungen aus Autoneums neuer Technologie Ultra-Silent Tune sind bereits in der Vorentwicklung bei verschiedenen Autoherstellern in Europa.

Die Zukunft der E-Mobilität wird insbesondere von sicheren Batteriegehäusen mitbestimmt. Wenn Batterien für Elektrofahrzeuge immer leistungsfähiger werden, spielt die höhere volumetrische Energiedichte eine entscheidende Rolle. Soll in weniger Bauraum mehr Energie gespeichert werden, sind neue Material- und Designlösungen gefragt. Und die Entwicklung passender Gehäuse aus hochsicheren und hochstabilen Leichtbaumaterialien. Am Aachener Zentrum für integrativen Leichtbau (AZL) startet im Oktober 2022 ein Projekt zu Cell-to-Pack-Batteriegehäusen für batterieelektrische Fahrzeuge.

Der Aufbau von Batteriegehäusen ist entscheidend für die Sicherheit, Kapazität, Leistung und Wirtschaftlichkeit. Im Cell-to-Pack-Projekt wird die Entwicklung von Konzepten für Bauteile und deren Produktion auf Basis verschiedener Materialien und Konstruktionstechniken vorangetrieben. Die Konzepte werden in Bezug auf Leistung, Gewicht und Produktionskosten verglichen, so dass für OEM, Produzenten und deren Zulieferer in der gesamten Wertschöpfungskette von Batteriefahrzeugen neues Know-how entsteht. Unternehmen sind eingeladen, sich an diesem neuen, branchenübergreifenden Projekt zu beteiligen, um Batteriegehäusekonzepte für die vielversprechende und zukunftssichere Cell-to-Pack-Technologie zu entwickeln.

Basis für das Projekt ist die Leichtbau-Kompetenz der AZL-Experten, die sie bereits in früheren Projekten für Multimateriallösungen bei modul-basierten Batteriegehäusen gezeigt haben. Gemeinsam mit 46 Industriepartnern, darunter unter anderem Audi, Asahi Kasei, Covestro, DSM, EconCore, Faurecia, Hutchinson, Johns Manville, Magna, Marelli and Teijin, wurden 20 verschiedene Multimaterialkonzepte hinsichtlich Gewicht und Kosten optimiert und mit einem Referenzbauteil aus Aluminium verglichen. Alle Produktionsschritte wurden im Detail modelliert, um zuverlässige Kostenschätzungen für jede Variante zu erhalten. Es konnten je nach Konzept 20 % Gewichts- bzw. 36 % Kosteneinsparpotenzial durch den Einsatz von Multimaterial-Verbundwerkstoffen im Vergleich zur etablierten Aluminiumreferenz identifiziert werden.

Es wird erwartet, dass sich das Aufbaukonzept der Batteriegehäuse in Richtung eines effizienteren Layouts entwickeln wird. Hierbei werden die Zellen nicht mehr in zusätzlichen Arbeitsschritten in Modulen zusammengefasst, sondern direkt in das Batteriegehäuse integriert. Durch die Einsparung von Batteriemodulen und verbesserter, gewichtssparender Raumausnutzung wird eine höhere Packungsdichte ermöglicht, eine geringere Bauhöhe erzielt und Kosten eingespart. Zusätzlich werden verschiedene Ausbaustufen der konstruktiven Integration des Batteriegehäuses in die Karosseriestruktur erwartet. Diese neuen Designs bringen spezifische Herausforderungen, unter anderem zur Gewährleistung des Schutzes der Batteriezellen vor Beschädigung durch äußere Einflüsse sowie des Brandschutzes mit sich. Darüber hinaus können unterschiedliche Optionen für Recycling und Reparatur die künftigen Konstruktionen erheblich beeinflussen.

Wie die verschiedenen Material- und Strukturoptionen für zukünftige Generationen von Batteriegehäuse für die Cell-to-Pack Technologie aussehen könnten und wie sie in Bezug auf Kosten und Umweltauswirkungen zu vergleichen sind, wird in dem neuen AZL-Projekt untersucht. Neben den Material- und Produktionskonzepten aus der Konzeptstudie für modulbasierte Batteriegehäuse werden auch Ergebnisse eines aktuell laufenden Benchmarkings von verschiedenen Materialien für die Impact-Schutzplatte sowie eine neue Methode zur Ermittlung von mechanischen Eigenschaften während eines Brandtest eingebracht.

Das Projekt startet am 27. Oktober 2022 mit einem Kick-Off Treffen des Konsortiums, interessierte Firmen können sich bis dahin noch für die Teilnahme bewerben.

• SGL Carbon erhält 42,9 Mio. € Fördermittel unter IPCEI für Graphitanodenmaterialien (GAM) in Lithium-Ionen-Batterien
• Förderung in Höhe von 42,9 Mio. € bis 2028 für SGL Carbon GmbH durch Bund und Freistaat Bayern
• SGL Carbon-Projekt zielt auf europäische Fertigung innovativer Anodenmaterialien als eine zentrale Wertschöpfungstufe der Elektromobilität ab

SGL Carbon, ein führender Anbieter von Graphit- und Carbon-Produkten, erhielt heute einen Förderbescheid für die Entwicklung und Industrialisierung von innovativen Anodenmaterialien aus synthetischem Graphit für den Einsatz in Lithium-Ionen-Batterien. Das Förderprogramm läuft im Rahmen des zweiten europäischen IPCEI-Programms (Important Project of Common European Interest) / EUBatIn (European Battery Innovation), das sich zum Ziel gesetzt hat, eine wettbewerbsfähige europäische Wertschöpfungskette für Lithium-Ionen-Batterien basierend auf innovativen und nachhaltigen Technologien aufzubauen.

Die SGL Carbon ist einer der wenigen Hersteller von synthetischem Graphit für Anodenmaterial in Europa. Der Beitrag des Unternehmens im IPCEI-Projekt erstreckt sich dabei von der Entwicklung von Anodenmaterialien mit gesteigerter Leistungsfähigkeit, über energieeffiziente und nachhaltige Herstellungsprozesse bis hin zu neuartigen Recyclingkonzepten. Er umfasst auch deren Skalierung über den Pilotmaßstab in die Massenproduktion. Ziel ist es, über die Projektlaufzeit bis 2028 einen geschlossenen Kreislauf für diese Zellkomponente aufzubauen. Eine solide Grundlage für das Projekt hat die SGL Carbon bereits durch bisherige Investitionen wie etwa dem Batterieanwendungslabor am Standort Meitingen geschaffen. Bund und Freistaat Bayern stellen für das SGL Carbon-Projekt Fördermittel in Höhe von insgesamt 42,9 Mio. € zur Verfügung, die über die Projektlaufzeit abgerufen werden können.

„Mit unserem Entwicklungs- und Industrialisierungsvorhaben für neue innovative Anodenmaterialien und Prozesse leisten wir einen essenziellen Beitrag zur Etablierung einer nachhaltigen und wettbewerbsfähigen europäischen Wertschöpfungskette und Kreislaufwirtschaft für Lithium-Ionen-Batterien. Unsere Kunden können wir dadurch wiederum mit maßgeschneiderten Materialien und Services in deren Innovations- und Industrialisierungsprozess begleiten. Über die Unterstützung seitens Bund und Land bei dieser wichtigen Aufgabe freuen wir uns sehr und bedanken uns ganz herzlich.“, erklärt Burkhard Straube, President Business Unit Graphite Solutions bei der SGL Carbon.

„Um in Zukunft wettbewerbsfähige, leistungsstarke und besonders umweltschonende Batterien herzustellen, brauchen wir Innovationen. Die Unternehmen aus den IPCEIs gründen ihre in den Projekten verfolgten Batteriematerialien, -zellen und -systeme auf eigene Forschung – in Kooperation mit ihren Partnern. Damit stellen wir sicher, dass wir mit dem in Deutschland und Europa entstehenden Batterie-Ökosystem auch technisch an der Weltspitze mitspielen“, sagt Elisabeth Winkelmeier-Becker, Parlamentarische Staatssekretärin im Bundeswirtschafts-ministerium.

„Die Förderung sichert die Wertschöpfung in einem zentralen Hightech-Segment mit großem Zukunftspotenzial, das ideal zum Wirtschaftsstandort Bayern passt. In Meitingen werden im Zuge des Projekts 25 Arbeitsplätze gesichert beziehungsweise neu geschaffen. Die SGL Carbon ist ein bedeutsames Unternehmen für die gesamte Region und ein wichtiger Arbeitgeber ", freut sich Hubert Aiwanger, bayerischer Wirtschaftsminister und stellvertretender bayerischer Ministerpräsident.

Synthetischer Graphit findet sich als Anodenmaterial für Lithium-Ionen-Batterien in vielen stark wachsenden Märkten wie Elektrofahrzeugen, stationären Energiespeichersystemen und mobilen Endverbrauchergeräten. Im Vergleich zu Naturgraphit weist synthetischer Graphit neben einer besseren Performance, einer höheren Qualitätskonstanz und einfacherer Produktionsskalierbarkeit auch ein besseres Profil hinsichtlich Umweltschutz und Sicherheit in der Herstellung auf. Die SGL Carbon baut in dem beschriebenen Projekt auf ihren Kernkompetenzen in der Entwicklung und Massenproduktion von synthetischem Graphit auf.