Großserien-Leichtbau mit naturfaserverstärkten biobasierten Kunststoffen am Beispiel Lithium-Ionen-Batterie-Gehäuse

Zielsetzung des Vorhabens ist die erstmalige Realisierung von Leichtbauverfahren auf Grundlage naturfaserverstärkter biobasierter Kunststoffe, die speziell für die Großserienproduktion ausgelegt sind. Als Modellsystem dienen Gehäuse für Lithium-Ionen-Batterien, da besonders bei mobilen Anwendungen wie E-Bikes oder KFZ eine Gewichtsreduktion im Vergleich zu klassischen Metallgehäusen besonders gewünscht wird.

Die Funktionen Zellhalterung, Thermomanagement, Crash-Sicherheit und elektrische Isolation sollen dabei funktionsintegriert durch Kunststoffgehäuse aus thermo-plastischen Matrices und Organoblechen auf Basis nachwachsender Rohstoffe gewährleistet werden. Dies ermöglicht eine Reduktion des Eigengewichts der Batterie ohne Zellgewicht um bis zu 60 Prozent. Der Forschungsansatz ist besonders attraktiv durch einen spezifischen Vorteil von Naturfasern im Vergleich zu den bisher eingesetzten teuren Carbonfasern: Naturfasern sind wesentlich elastischer und ermöglichen als naturfaserverstärkte Kunststoffe (NFK) die Herstellung von Organoblechen mit bislang unerreichter Schlagzähigkeit. Diese Eigenschaft ist insbesondere im Automobilumfeld von entscheidender Bedeutung, um die Energieabsorption im Crashfall zu optimieren und um schädliche Schwingungen und Vibrationen zu dämpfen. Die zu entwickelnden Organobleche und Formteile aus naturfaserverstärkten biobasierten Kunststoffen können vollautomatisch produziert werden und die daraus hergestellten funktionsintegrierten Batteriegehäuse können vollautomatisch bestückt werden. Dies reduziert im Vergleich zu herkömmlichen Metallgehäusen die Anzahl der Fertigungsschritte und somit die Fertigungskosten deutlich. Es wird erwartet, dass mit der zu entwickelnden Technologie sowohl das Bauteilgewicht als auch die Gesamtkosten deutlich gesenkt werden können.

Quelle: https://projekte.fnr.de/index.php?id=18415&fkz=22010018 (jüngster Zugriff: 02.10.2025)