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PROJEKT »TRANSPORTATION IN CHARGE« | Im Projekt »Transportation in Charge« erarbeiten Expertinnen und Experten vom Fraunhofer IFAM Konzepte für die zukünftige Planung der Ladeinfrastruktur in Gewerbegebieten und Güterverkehrszentren. Ziel ist dabei, besser zu verstehen, welche Bedarfe an öffentlicher und privater Ladeinfrastruktur bestehen und mögliche Synergieeffekte durch eine gemeinsame Nutzung von Ladeinfrastruktur zu identifizieren und so eine effiziente Nutzung dieser kostenintensiven Infrastruktur sicherzustellen.

BATTERIEHERSTELLUNG MITTELS 2D- UND 3D-DRUCKVERFAHREN | Fertigungstechnologie für Batterien der Zukunft: Mithilfe des Siebdruck-Verfahrens bietet das Fraunhofer IFAM Alternativen für die Batteriefertigung. Neue Fertigungskonzepte ermöglichen dabei höhere Aktivmaterialbeladungen sowie größere Freiheiten im Elektrodendesign. Komplett gedruckte Batterien verhelfen einerseits dazu, sich von den Einschränkungen der aktuellen Fertigungstechnik zu lösen und andererseits den Einsatz von Lösemitteln und nachfolgender Trocknungsprozessen zu reduzieren. Das Fraunhofer IFAM verbindet dabei Batterie-Expertise mit fundiertem Know-how in der Additiven Fertigung.

ENTWICKLUNG VON NATRIUM-IONEN-BATTERIEN MITTELS ADDITIVE MANUFACTURING | Im Verbundprojekt »3DPrintBatt« hat sich das Fraunhofer IFAM gemeinsam mit Partnern aus Industrie und Forschung zum Ziel gesetzt, den 3D-Druck von Natrium-Ionen-Batterien für die Elektromobilität und weitere Anwendungen in die Pilotfertigung zu überführen. Im Projekt verbinden wir dabei Batterie-Expertise mit fundiertem Know-how in der Additiven Fertigung.

Die Luftfahrtbranche ist im Wandel: Innovationszyklen werden kürzer, Anforderungen in Produktion und Fertigung hinsichtlich Wirtschaftlichkeit, Emissionen und Umweltverträglichkeit steigen. Um diese Herausforderungen zu meistern, sollen die Flugzeugteile der Zukunft kostengünstiger, flexibler und ökologischer sein. Das Fraunhofer IFAM unterstützt im Projekt »MORPHO« die Transformation der Branche. Das Ziel: Eine leise, effiziente, nachhaltige und gleichzeitig wirtschaftliche Luftfahrt von Morgen. Am Beispiel eines Flugzeug-Turbinenblatts konnten unsere Wissenschaftler*innen das Potenzial von Sensoren verdeutlichen, die darin integriert werden.

ENERGIEWIRTSCHAFTLICHE RAHMENBEDINGUNGEN: DIE RICHTIGEN ANREIZE ZUR ERREICHUNG DER KLIMANEUTRALITÄT | Deutschland hat sich zum Ziel gesetzt, spätestens 2045 klimaneutral zu sein. Um dies erreichen zu können, sind massive gemeinsame Anstrengungen über alle Wirtschaftsbereiche und Gesellschaftsschichten hinweg notwendig. Von zentraler Bedeutung für das Gelingen der Energiewende ist hierbei, das technisch Machbare ökonomisch effizient umzusetzen. Ineffizient hohe Kosten und Verteilungseffekte gefährden die Akzeptanz der Energiewende in der breiten Bevölkerung. Der regulatorische Rahmen hat dabei eine wichtige Lenkungsfunktion und muss die richtigen Regeln vorgeben, um Planungssicherheit zu schaffen und Fehlinvestitionen und Verzögerungen bei der Umsetzung der Energiewende zu vermeiden.

MEHR NACHHALTIGKEIT IN DER ELEKTROMOBILITÄT DURCH ANWENDUNG VON NEUEN METHODEN ZUR VERBESSERUNG DER BATTERIELEBENSDAUER | Im Fraunhofer Attract-Projekt »ProLIBs: Ein Ausweis für Batteriezellen« wird die Lebensdauer von Batterien für Elektrofahrzeuge und andere Anwendungen vorhergesagt und verbessert. Die neue Methode zur Lebensdauerprognose basiert auf einer Kombination von Messungen der Batterieeigenschaften und Modellen des Verhaltens von Batteriezellen. Diese Messungen können direkt während der Nutzung einer Batterie z.B. im Elektroauto durchgeführt werden. Durch Anwendung dieser Methode zur präziseren Lebensdauerprognose von Hochenergie-Lithiumionen-Batteriezellen und anderen Zelltypen wie Festkörperbatterien im Batteriemanagementsystem (BMS) ist es möglich, mit optimalen Lade- und Entladeprofilen eine erhöhte Lebensdauer zu erreichen.

DIGITALISIERUNG IN DER BATTERIEFORSCHUNG | Die Digitalisierung empirischer Forschungsdaten sowie die Entwicklung digitaler Workflows zur automatisierten Datenverarbeitung mithilfe von Modellen und intelligenten Algorithmen ist in den letzten Jahren immer mehr in den Fokus der Batterieforschung gerückt. Die Erarbeitung und technische Umsetzung einer umfassenden Digitalisierungsstrategie zur effizienten und nachhaltigen Nutzung von Batteriedaten setzt die vollständige Digitalisierung aller Methoden und Prozesse zur Datengenerierung und -verarbeitung sowie ein systematisches Management der Daten über ihren gesamten Lebenszyklus voraus. Die Digitalisierungsstrategie von Batteriedaten wird am Fraunhofer IFAM in BATTERIEDigital® erfasst.

DIE DÜNNSCHICHTBATTERIE ALS FLEXIBLE, SICHERE UND ALTERNATIVE BATTERIETECHNOLOGIE | Für die Stromversorgung tragbarer Geräte bleibt die Batterie auch in Zukunft unverzichtbar. Im Zuge der technologischen Miniaturisierung und der gleichzeitigen Suche nach umweltschonenderen Lösungen bildet die Dünnschichtbatterie eine vielfältig einsetzbare Alternative zur herkömmlichen Lithium-Ionen-Batterie.

Die fortschreitende Elektrifizierung und der steigende Einsatz von umrichtergespeisten Elektromotoren stellen Hersteller und Entwickler vor große Herausforderungen. Die effiziente Integration von Direktantrieben sowie die Substitution mechanischer Systeme durch elektrische Lösungen erfordern innovative Ansätze. Insbesondere im Hinblick auf die thermische Belastbarkeit und Leistungsfähigkeit der Antriebstechnik sind neue Lösungen gefragt. Um die thermischen Grenzen in elektrischen Maschinen zu überwinden, wurde im Rahmen eines Projekts eine einfach anwendbare Flüssigkeits-Leiterkühlung in Zahnspulenwicklungen mit integrierten Kühlkanälen entwickelt. Durch umfangreiche Tests auf unserem Leistungsprüfstand konnten wir das Potenzial dieser Technologie zur Steigerung des Drehmoments und der Stromdichte in elektrischen Maschinen erfolgreich demonstrieren. Wir konnten die Stromdichte auf bis zu 51,25 A/mm² steigern und gleichzeitig Drehmomente von bis zu 248,5 Nm erreichen. Dies stellt einen bedeutenden Fortschritt im Vergleich zu herkömmlichen Kühlmethoden dar.

VERSTÄRKTE NUTZUNG ERNEUERBARER ENERGIEN DURCH FERNWÄRME | Für die Energiewende spielt das Thema Wärme eine große Rolle. Im Vergleich zu dezentralen Heizungsanlagen ermöglicht eine zentrale Wärmeerzeugung im Verbund mit einem Wärmenetz die Einbindung von erneuerbaren Wärmequellen und ist insbesondere in verdichteten Stadtgebieten eine kostengünstige Alternative. Die Planung und der Ausbau der leitungsgebundenen Wärmeversorgung hat eine entsprechend hohe Relevanz für die Energiewende.