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Teil 2

3. Internationale VDI-Fachtagung

„Gießen von Fahrwerks- und Karosseriekomponenten 2018“ Digitalisierung, Car-Sharing, Vernetzung: Autohersteller entwickeln sich zunehmend vom reinen Produzenten zum Mobilitätsanbieter. Die Auswirkungen des Strukturwandels der Automobilindustrie auf die Gießereibranche waren Gegenstand der 3. Internationalen VDI- Fachtagung „Gießen von Fahrwerks- und Karosseriekomponenten 2018“ Ende Februar in Esslingen.

Entwicklungen im Karosserierohbau waren Gegenstand des ersten Themenkreises am zweiten Tag der 3. Internationalen VDI-Fachtagung „Gießen von Fahrwerks- und Karosseriekomponenten“ unter Moderation von Dr.-Ing. Lutz Storsberg, Leiter Produktion, Druckguss der Daimler AG in Stuttgart und Josef Nüschen, Director Vehicle Structures, in Vertretung von Dipl.-Ing. Gerd Hahn, Leitung BU Gießerei und Bearbeitung in Kassel.

Mit den „Herausforderungen in der Gehäuse- und Strukturentwicklung von HV-Batteriesystemen“ befasste sich Dipl.-Ing. Ralph Wünsche, Group Leader Concept Design BED-C, Samsung SDI Battery Systems GmbH, Premstätten, Österreich. Samsung entwickelt und produziert in Premstätten bei Graz Lithium- Ionen-Batteriesysteme für alle Varianten der Elektromobilität – vom 48-V-Mikro-Hybridfahrzeuge über Plug-In-Hybridfahrzeuge (PHEV) bis hin zu Lithium- Ionen-Batteriesystemen für rein batterieelektrische Fahrzeuge (BEV). Die frühere Batteriesparte der Magna Steyr wurde 2015 von dem südkoreanischen Elektronikkonzern übernommen. Bereits 2011 erfolgt am österreichischen Standort die Entwicklung von Energiespeichern für Hybrid-Trucks. Ziel von Samsung SDI sei es, hinsichtlich der Anforderungen an Leistung, Packaging und mechanischer Robustheit kundenspezifische Lösungen zu liefern.

Kernelement eines Batteriesystems sind die zu Modulen zusammengesetzten Batteriezellen. Die einzelnen Module sind untereinander elektrisch verbunden. Komplettiert wird das Batteriesystem durch elektronische Bauteile wie Hochvolt-Komponenten, Steuerung und Überwachung sowie einem Kühlsystem. Alle diese einzelnen unterschiedlichen Komponenten müssen in einem sicheren Batteriegehäuse verpackt werden.

Die Anforderungen an Batteriegehäuse in Elektrofahrzeugen sind deutlich höher als an konventionelle Strukturbauteile. „Die Batterie muss Teil des Crashkonzepts werden“, fordert Wünsche. Mechanisch hat das Batteriegehäuse hohe Anforderungen an Crashsicherheit und Korrosion zu erfüllen und als rundum geschlossener Kontakt muss es die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) erfüllen. Eine zentrale Rolle spielt das Thermomanagement: Batteriegehäuse von Elektrofahrzeugen sind dynamischen Bedingungen ausgesetzt. Schnelle Beschleunigung und sportliche Fahrweise fordern einen hohen Entladestrom, kurze Ladezeiten sind nur mit hohem Ladestrom zu erreichen. In beiden Betriebsarten fällt erhebliche Verlustwärme an, die in den Batteriezellen entsteht und abgeleitet werden muss. So ist das thermische Management wesentlich verantwortlich für die Lebensdauer des Energiespeichers. Da nur ein Teil der Wärme über das Gehäuse selbst abgeführt werden kann, ist eine aktive Kühlung über Kühlkanäle erforderlich.

Forderungen nach Gewichtsreduktion und zunehmende Funktionsintegration machen in den meisten Fällen Aluminium zum Material der Wahl. Der nächste Schritt zur weiteren Gewichtsreduktion könnte bei Batteriegehäusen allerdings mit anderen Leichtbaumaterialien erfolgen. SDIBS hat bereits Gehäuse aus den unterschiedlichsten Werkstoffen entwickelt, darunter aus faserverstärktem Kunststoff, Stahl und eben Aluminium. Vor allem für Plug-In-Hybrid-Batteriesysteme (PHEV) haben sich Aluminium-Gehäuse aus Druckguss oder geschweißten Strangpressprofilen bewährt, wie Wünsche bestätigt. Das Material bietet in Verbindung mit einer Aluminium-Abdeckung eine gute EMV-Abschirmung. Solange kein Kontakt zu anderen Metallen besteht, ist zudem ein guter Korrosionsschutz naturgegeben. Anders als bei einem – ansonsten preiswerteren – Stahldeckel ist keine Beschichtung erforderlich.

Stärken gegossener Lösungen sieht Wünsche nicht zuletzt in der Gestaltungsvielfalt. Montagepunkte und Strukturelemente lassen sich integrieren. Nachteilig seien die hohen Werkzeugkosten und die Einschränkung, dass Druckguss in der Größe limitiert ist. Bei einem PHEV-Batteriegehäuse beispielsweise liege die Obergrenze dessen, was mit Druckguss zu erreichen sei, bei 1 m Länge und 60 cm Breite.



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pdf-Datei aus "GIESSEREI" Heft 7/2018 Seiten 112 - 117
© BDG, Düsseldorf
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Bundesverband der Deutschen Gießerei-Industrie, Redaktion kug.bdguss.de 2018 ®


 

 

Für Batteriegehäuse ist aufgrund von Gewichtsreduktion und zunehmender Funktionsintegration meist Aluminium das Material der Wahl.

FOTO: 2017 PETER GOTTSCHALK – FOTOLIA