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Das steigende Umweltbewusstsein der Bevölkerung erfordert zur Erreichung zukünftiger Klimaziele eine stetige Reduktion von CO₂ über die gesamte Wertschöpfungskette und über den gesamten Produktlebenszyklus hinweg. Innovative Leichtbaumaterialien, -materialkombinationen, Fertigungstechnologien und multifunktionale Strukturen können hierfür einen signifikanten Beitrag zur Erreichung der Ziele und Stärkung des Innovationsstandorts Deutschland leisten.

Im Fokus des Projekts stehen die Entwicklung, Optimierung und Skalierung von Leichtbaumaterialien und -technologien. Um die einzelnen Entwicklungen zusammenzuführen und hinsichtlich Ressourceneffizienz und Leichtbau zu bewerten, wird das Batteriesystem eines Elektrofahrzeugs als Anwendungsbeispiel und Demonstrator gewählt. Diese Batteriesysteme stellen eine zentrale Innovationskomponente nachhaltiger Mobilität dar und sind entscheidend für die Wettbewerbsfähigkeit elektrisch angetriebener Fahrzeuge Made in Germany.

Die sehr gute Übertragbarkeit der Ergebnisse, die anhand einzelner Leichtbaukomponenten und dem Gesamtsystem generiert werden, auf weitere Branchen ist ein erklärtes Ziel der Projektpartner. Die Lebenszyklusanalyse (LCA und LCC) wird über den gesamten Entwicklungsprozess durchgeführt. Die Berücksichtigung der Ergebnisse in jeder Projektphase führt zur CO₂-reduzierten Material- und Technologieauswahl und nachhaltigen Produktperformance über den Lebenszyklus. Masseeinsparungen über neue Konstruktionsprinzipien werden durch das Zusammenlegen von Subsystemen zu funktionsintegrierten Strukturen realisiert, wie bspw. der gießtechnischen Integration von Kühlleitungen in Tragstrukturen oder der Integration von Kühlleitungen und Crashabsorptions-Systemen in einer Unterbodensandwichstruktur über energieabsorbierende Aluminiumschaumkernwerkstoffe. Über den Einsatz lastpfadgerechter Faser-Kunststoff-Verbunde (FKV) in Form von Towpregs soll der Einsatz von Werkstoffen mit hoher CO₂-Belastung (Carbonfaser) minimiert werden. Die Masseeinsparung über neue Materialien erfolgt über die Entwicklung geometrisch flexibler Wärmeleitwerkstoffe mit einstellbaren Eigenschaften, die energetisch aufwendig hergestellte, ökologisch hoch belastende und kostenintensive Wärmeleitpasten ersetzen. CO₂-Einsparungen über integrale Fertigungsprozesse werden durch die gießtechnische Herstellung von Tragstrukturen mit integrierter Fluidleitstruktur sowie die integrale Fertigung flächiger Tragstrukturen mit Crashintrusions-Schutzfunktion angestrebt.

Durch die Reduktion der Anzahl an Einzelsystemen in Verbindung mit integralen Fertigungsprozessen können kosten- und masseintensive Schnittstellen sowie die Anzahl an energieintensiven Fügetechnologien reduziert werden. Als Konsequenz lässt sich somit Energie im Fertigungs- und Montageprozess einsparen und der CO₂-Ausstoß durch eine geringere Gesamtmasse während der Nutzungsphase realisieren. Außerdem werden intumeszierende Schäume auf Ligninbasis zur Realisierung des Brandschutzes untersucht. Die Demonstration der Funktionsfähigkeit entwickelter Werkstoffe und der Umsetzbarkeit konzipierter Prozesse erfolgen anhand eines Demonstrators, um die Sichtbarkeit für die Forschungsresultate sowie Akzeptanz und Vertrauen bei Anwendern zu stärken.

Schwerpunkte des Projekts:

• CO₂-Bilanzierung, LCA und LCC für Werkstoffe, Technologien und Systeme
• Entwicklung innere Tragstrukturen mit integrierten Temperierkanälen
• Entwicklung funktionsintegrierte äußere Tragstrukturen
• Entwicklung nachhaltiger Brandschutzmaterialien
• Entwicklung lastpfadoptimierter Deckel
• Demonstratorentwicklung mit Nachweis der CO₂-Reduktion

Projektlaufzeit: 01.05.2021 - 30.04.2024

Projektpartner: Auto-Entwicklungsring Sachsen GmbH (AES); Basdorf, Lampe und Partner GmbH (BLP); Compositence; INVENT GmbH; iPoint-systems GmbH; LXT Group GmbH; MID solutions; Synthopol; Tigres; TRIMET Aliminium SE; Daimler AG