ModE-SoFa

Entwicklung eines modularen und skalierbaren Traktionsbatteriesystems für Sonderfahrzeuge mit Produktionsdatenerfassung und lebenslanger Bauteilnachverfolgung

Projektübersicht

Im Forschungsprojekt ModE-SoFa (Modulare skalierbare Batteriegehäuse zur Elektrifizierung von Sonder-Fahrzeugen) entwickeln die Projektpartner ein modulares und skalierbares Traktionsbatteriesystem für Sonderfahrzeuge.

Bei Sonderfahrzeugen stellen die fahrzeugspezifischen Bauraumrestriktionen eine Herausforderung für Batteriegehäuse dar. Bisher werden hierfür Schweißkonstruktionen aus Aluminium genutzt. Diese sind jedoch in der Herstellung sehr aufwendig und teuer und weisen auch ein vergleichsweise hohes Gewicht auf.

ModE-SoFa entwickelt einen Baukasten-Ansatz in Leichtbauweise, bei dem die räumliche Situation auf Modulebene und auf Gehäuseebene flexibel berücksichtigt werden kann. Das Gehäuse wird dabei aus pultrudierten Paneelen mit thermoplastischer Matrix gefertigt. Diese können verschweißt und funktionalisiert werden und bilden damit die lasttragende Struktur.

Hierfür wird am Fraunhofer ICT ein Verfahren auf Basis der reaktiven Pultrusion mit thermoplastischer Matrix zur Herstellung dünnwandiger, breiter Profile (Paneele) weiterentwickelt. Die Paneele, die auf Polyamid 6 basieren, werden als Gehäusewandung für die Traktionsbatterien eingesetzt. Die Beimischung von Flammschutzmitteln erhöht die Sicherheit des Batteriegehäuses.

Auf diese Art und Weise sollen leichte und flexibel anpassbare Batteriegehäuse entstehen, die Teil der Serienproduktion elektrischer Sonder-Fahrzeuge werden können.

Konkret wird der Aufbau eines Feuerwehrfahrzeug der Firma Magirus in Ulm elektrifiziert. GreenIng entwickelt dazu die nötige Batterietechnik und Elektronik. CompriseTec, das Fraunhofer Institut für Chemische Technologie (ICT) und das Institut für Kunststofftechnik (IKT) der Universität Stuttgart arbeiten gemeinsam an der Entwicklung des modularen Batteriegehäuses aus thermoplastischen Pultrusionsprofilen. Selfbits steuert ein umfassendes Konzept für das Tracking der Rohmaterialien, Paneele, Baugruppen und dem finalen Gesamtbatteriesystem bei.

Demonstrationsfahrzeug für das Projekt ModE-SoFa - ein Feuerwehrauto der Marke Magirus.
Demonstrationsfahrzeug - © Magirus

Projektlaufzeit

September 2022 – August 2025

Förderung:

Projektziel & Vorgehen

Das Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung eines modularen und damit skalierbaren Batteriesystems für Sonderfahrzeuge. Das Anforderungsprofil an die Traktionsbatteriesysteme für diese Fahrzeugklasse unterscheidet sich deutlich von dem für konventionelle PKW. Die geringeren Stückzahlen je Sonderfahrzeugtyp schließen den Einsatz investitionsintensiver Produktionslinien zur spezialisierten Fertigung eines Batteriesystems aus. Für das Batteriegehäuse werden derzeit, entsprechend den fahrzeugspezifischen Bauraumrestriktionen, Schweißkonstruktionen aus Aluminium eingesetzt. Zum einen sind diese Gehäuse sehr aufwendig in der Herstellung (viele Einzelteile müssen verschweißt werden) und damit teuer, zum anderen besitzen diese Strukturen ein vergleichsweise hohes Gewicht und sind nur äußerst begrenzt recyclingfähig.
ModE-SoFa fokussiert sich auf die Entwicklung und Validierung eines Baukasten-Ansatzes in Leichtbauweise, sodass die Bauraumsituation sowohl auf Modulebene, als auch auf Gehäuseebene durch den Einsatz standardisierter Elemente flexibel berücksichtigt werden kann.

Projektbeitrag Selfbits

Selfbits stattet im Teilvorhaben Produktionsdatenerfassung und -auswertung die innerhalb ModE-SoFa entwickelten Fertigungs- und Produktionsmethoden mit einer umfassenden Prozessdatenerfassung zur Nachverfolgung von Paneelen aus. Pultrudierte Bauteile sollen eindeutig identifiziert, mit Prozessdaten und Rohmaterialien verknüpft und schließlich über den gesamten Produktionsprozess bis zum fertig verschweißten und montierten Batteriegesamtsystem nachverfolgt werden können.

Das Ziel ist die Entwicklung eines Track&Trace-Konzeptes zur Nachverfolgung aller Rohmaterialien, Halbfabrikate und Fertigteile in Produktion und Montage über die gesamte Wertschöpfungskette bis zum Endprodukt. 
Durch Verknüpfung der Track&Trace-Daten mit den Prozessdaten in der Produktion soll zum einen der Pultrusionsprozess effizient ausgewertet und verbessert werden.
Zum anderen soll der Endkunde einen digitalen Produktpass als Datensatz abrufen können, der die Komponenten, Materialien und chemischen Substanzen oder auch Informationen zu Reparierbarkeit, Ersatzteilen oder fachgerechter Entsorgung für ein Produkt zusammenfasst.

Zum Anwendungsfall Track & Trace

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