Wir entwickeln Innovationen für die Transformation nachhaltiger Mobilität

Die Mobilitätsbranche ist auf dem Weg sich selbst zu transformieren, indem sie den Weg hin zu einer nachhaltigen Mobilität beschreitet. Das modulare Batteriegehäuse zeigt, wie Gussteile diesen Wandel unterstützen: durch Kreativität, Flexibilität und Know-how. Erfahren Sie in diesem Artikel, welche Schritte wir unternehmen, um ein sicheres und zuverlässiges Gehäuse für Batterien für alle benötigten Größen zu entwickeln.

Die Branche ist auf dem Weg sich selbst zu transformieren, indem sie den Weg hin zu einer nachhaltigen Mobilität beschreitet. GF Casting Solutions versteht sich nicht nur als Lieferant von hochwertigen Gussteilen, sondern auch als Entwickler, Lösungsanbieter und Partner. Doch was sind die notwendigen Entwicklungsschritte und was die relevanten Innovationen in der Produktion, um unsere Kunden im Transformationsprozess und im technologischen Wandel hin zu einer nachhaltigen Mobilität zu unterstützen?

Mit einem globalen Produktionsnetzwerk und einer eigenen F&E-Abteilung ist GF Casting Solutions gut positioniert, um Kunden im Transformation zu unterstützen. Ganz gleich, welche Technologien für den Antrieb gewählt werden: Elektrisch, Hybrid oder Wasserstoff. Die meisten unserer Automobilkunden werden in den kommenden Jahren ihren Anteil an voll-elektrisch angetriebenen Fahrzeugen innerhalb ihrer Flotte drastisch erhöhen. Sie alle werden Batterien in verschiedenen Größen benötigen. Aus diesem Grund haben unsere F&E-Abteilung und unsere Produktionsspezialisten ein modulares Batteriegehäuse entwickelt, um Entwicklungsschritte und Produktionsinnovationen zu demonstrieren.

Hier sind fünf Aspekte für die Konstruktion von gegossenen Batteriegehäusen für Elektrofahrzeuge aufgeführt:

1.     Entwicklung eines flexiblen Konzepts, das für viele verschiedene Batteriegrößen geeignet ist

Die Idee hinter dem modularen Batteriegehäusedemonstrator ist es, eine grundlegende, leichte und sichere Gehäusestruktur mit integrierten Funktionen wie z.B. Kühlung anzubieten, die für vollelektrische und hybride Elektrofahrzeuge verwendet werden kann. Automobilhersteller profitieren von der Modularität, sobald ihre verschiedenen Fahrzeugmodelle mit vielen verschiedenen Batteriegrößen angeboten werden. Insbesondere für Transporter und kleinere Lastkraftwagen mit kleineren Volumina als hochvolumige Pkw können diese flexiblen modularen Gehäuse sehr viel kosteneffizienter sein als kundenspezifische nicht-modulare Gehäuse mit geringen Volumina.

Die Größen-Challenge: Durch die modulare Bauweise können die Batteriegehäuse und ihre Module auf vorhandenen Druckgussmaschinen gegossen werden - im Gegensatz zu großen einteiligen Gehäusen, die oft die Kapazität von Maschinen mit 4.400 t Schließkraft übersteigen.

2.     Wahl der richtigen Fügetechnologie

Um die Module des Batteriegehäuses sicher (siehe Punkt 4 und 5) zu fügen, bieten unsere Produktionsprozesse die erforderliche Kapazität um die bestmöglichen Fügetechnologien, wie Schweissen, Kleben und Nieten, anzubieten. 

Die Kühlung durch die angefügten oder integrierten Kühlkanäle wird für die Produktentwicklung des Gehäuses simuliert und optimiert.

3.   Integration des richtigen Kühlkonzepts für die Batterie

Es gibt zwei verschiedene Designkonzepte, um die Kühlung in das Gussteil zu integrieren, und sie erfordern unterschiedliche Produktionsschritte: Während bei einigen Geometrien und Bauräumen die Montage von Prägeblechen durch Löten erforderlich sein kann, ist es oft möglich, die Kühlstruktur direkt in das Design des Gussteils zu integrieren. Letzteres reduziert die Montageschritte. Simulationen helfen uns, das Design unserer Gussteile zu optimieren - ebenso wie das Design der integrierten Kühlsysteme.

4.     Gewährleistung, dass die Geometrie im Notfall sicher ist

Um zu gewährleisten, dass die Geometrie des Gussteils sicher ist, verwenden wir während des Konstruktionsprozesses FEM-Simulationen. Simulationen helfen uns auch, die Konstruktion allgemein zu optimieren und sicherzustellen, dass der Gussrahmen alle Festigkeitsanforderungen erfüllt. Im Falle eines Unfalls müssen die Batteriezellen im Gehäuse den höchsten Sicherheitsstandards entsprechen. Zur Verstärkung können dem Gussteil durch Schweißen Strangpressprofile angefügt werden

5.     Gewährleistung, dass das Kühlsystem druckdicht ist

Da die durch den Kühlkreislauf strömende Flüssigkeit unter Druck steht, muss das integrierte Kühlsystem unseres Batteriegehäuses druckdicht sein. Dies kann durch mehrere Tests in unserem hauseigenen F&E-Labor in Schaffhausen (Schweiz) gewährleistet werden.

Während des gesamten Entwicklungsprozesses konzentrieren wir uns auf viele zusätzliche FEA-Simulationen und Prüfstandsversuche: Je nach Komponenteneigenschaften und -funktionen simulieren wir Noise-Vibration-Harshness (NVH), führen Lebensdauerprognosesimulationen durch und analysieren oder testen statische Verformung, dynamisches Verhalten und viele weitere Szenarien.

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