E-Mobilität und Leichtbau sind zwei entscheidende Bausteine der modernen Fahrzeugentwicklung, um die Energiewende voranzutreiben. Sie stehen im ALMA-Projekt (Advanced Light Materials and Processes for the Eco-Design of Electric Vehicles) im Mittelpunkt. Neun europäische Organisationen arbeiten ab sofort im EU-Projekt daran, energieeffizientere und nachhaltigere Fahrzeuge zu entwickeln. Unternehmen aus Forschung und Industrie optimieren die Effizienz und Reichweite von Elektrofahrzeugen, u.a. indem das Gewicht des Gesamtfahrzeugs reduziert wird. Das Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM unterstützt mit mathematischer Simulationsexpertise.
Laut Strategie für emissionsarme Mobilität strebt die Europäische Union bis 2030 an, mindestens 30 Millionen emissionsfreie Fahrzeuge auf die Straßen zu bringen. Mehr Klimaschutz, neue Märkte, weniger Abhängigkeit von fossilen Energieträgern – Mobilität soll neu gedacht werden. Um den Verkehr klimafreundlicher zu gestalten, werden EU-Maßnahmen zur Förderung von Arbeitsplätzen, Investitionen und Innovationen ergriffen. Das Horizon 2020-Projekt der Europäischen Kommission ALMA stellt eine dieser Maßnahmen dar.
Geballte Kompetenz: ITWM unterstützt mit Simulationsexpertise
Das EU-geförderte Projekt startete am 23. und 24. Februar mit einem digitalen Kickoff-Meeting, an dem neun Partner aus vier Ländern der Europäischen Union zusammenkamen. »Wir als Fraunhofer ITWM bringen unsere langjährige Expertise im Bereich der effizienten Multiskalensimulationen der Herstellung von faserverstärkten Verbundbauteilen mit ins Projekt ein. Unsere maßgeschneiderten Simulationstools erstellen einen digitalen Zwilling und unterstützen bei der Optimierung der Leichtbaustrukturen bei der Fahrzeugentwicklung,« so Dr. Konrad Steiner, Abteilungsleiter »Strömungs- und Materialsimulation« am Fraunhofer ITWM. »Dazu gehören die Simulationen der Umformprozesse der SMC-Bauteile zur Berechnung der lokalen Faserkonzentration und Faserorientierung mit FLUID und die darauf aufbauende Multiskalenthermomechanik mit FeelMath zur Vorhersage der Festigkeit und des Schädigungsverhaltens.«
Es gehören folgende Unternehmen zum ALMA-Konsortium: Das Automotive Technology Centre of Galicia (Spanien) übernimmt die Projektleitung und Materialcharakterisierung. ArcelorMittal Maizières Research (AMMR) aus Frankreich widmet sich der Entwicklung von modernen Stählen für Automobilanwendungen. Die deutschen Ford-Werke bearbeiten das Projekt aus der Perspektive der Endanwendung und CAE-Analyse. Innerspec Technologies Europe aus Spanien bringt Lösungen für die zerstörungsfreie Prüfung ein. Die spanische BATZ S. Coop. ist als Automobilzulieferer mit an Bord. RESCOLL aus Frankreich ist ein KMU spezialisiert für Klebstoffe und Polymere. Die niederländische Forschungsorganisationen TNO erarbeitet das Live Cycle Management gemeinsam mit der International Solid Waste Association, ISWA.
Konkrete Ziele in Leichtbau und Kreislaufwirtschaft im Fokus
Um die Effizienz und Reichweite von Elektrofahrzeugen zu verbessern, soll das Gewicht des Gesamtfahrzeugs reduziert werden. Darüber hinaus erfordern die bevorstehenden strengeren EU-Vorschriften die Optimierung des Produktionsprozesses hin zu einer nachhaltigeren Kreislaufwirtschaft – hier wird der gesamte Lebenszyklus der Fahrzeuge und die Lieferketten in den Blick genommen. Gemeinsam arbeiten die Unternehmen und Forschungseinrichtungen dabei auch am nachhaltigen Lebenszyklus einer E-Fahrzeugplattform. Dazu zählen das intelligente Recycling und mögliche Optionen einer Materialrückgewinnung.
Das Projekt ist auf drei Jahre angelegt und definiert ganz konkrete Ziele: Um den Herausforderungen gerecht zu werden, wird ALMA eine neuartige batterieelektrische Fahrzeugstruktur für einen PKW entwickeln, wodurch eine Gewichtsreduktion der Fahrzeugstruktur von 45 Prozent im Vergleich zur aktuellen Basislinie erzielt werden soll – bei vergleichbaren Kosten. Zu diesem Zweck entwickeln die Forschenden gemeinsam eine modulare Multimaterial-Plattform, die auf eine Kombination aus Advanced High Strength Steels (AHHS, hochfester Stahl), Advanced-SMC und Stahl-Hybrid-Materialien setzt und sich auf Multiskalen-Modellwerkzeuge stützt.
Das ALMA-Projekt wird durch das Forschungs- und Innovationsprogramm Horizont 2020 der Europäischen Union unter der Fördervereinbarung Nr.: 101006675 gefördert.
Bu Titelbild: © Fraunhofer ITWM
Screenshot des digitalen Kickoff-Meetings von ALMA Ende Februar 2021.
Bu: © ALMA
ALMA-Konzept in schematischer Darstellung.
Quelle Text/Bild:
Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik
Fraunhofer-Platz 1
67663 Kaiserslautern
www.itwm.fraunhofer.de
Kaiserslautern, 04.03.2021
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