Distribution und Forschungspartner
»Wenn es noch keine Lösung gibt, entwickeln wir eine«
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
[Sensoren auf Polymer-Basis
Die Basis des Sensors ist ein nichtleitendes Polymer, in welchem die leitfähigen CNTs eingebettet sind. Mechanischer Stress, Temperaturänderungen oder andere äußere Einflüsse wirken sich auf die elektrischen Eigenschaften des sensitiven Materials aus. Bei mechanischer Belastung bilden sich leitfähige Kanäle (Perkolation), die zu einer Änderung des Innenwiderstands des Sensors und einem messbaren Signal führen.
Speziell das frühzeitige Erkennen von mechanischem Stress ist in der E-Mobilität besonders wichtig, weil es dadurch möglich ist, Veränderungen über die Lebensdauer in einem verbauten Batteriepack zeitnah zu detektieren. Auch lässt sich so ein kosten- und zeitintensiver Ausbau oder eine Sichtprüfung des Batteriepacks auf mechanische Schäden nach einem Unfall vermeiden. Das birgt einerseits ein enormes Einsparpotenzial und trägt zudem direkt zur Fahrzeugsicherheit bei.
Langfristiges Ziel ist es, das Aufbringen der Sensorik direkt in die Gehäusefertigung zu integrieren. Vorstellbar ist ein Sensor von der Rolle, der nachträglich appliziert wird, ähnlich dem Tape&Reel-Konzept bei SMD-Bauteilen.
[Nicht nur für die E-Mobilität prädestiniert
Generell eignen sich die kostengünstigen und kleinen Sensoren für einen Einsatz in schwer zugänglichen Bereichen und überall dort, wo eine genaue Temperaturüberwachung wichtig ist, beispielsweise in der industriellen Fertigung. In Kombination mit 3D-Druckverfahren und der schichtweisen Produktion eines Gehäuses ermöglicht die neue Technologie quasi eine beliebige Platzierung der Sensorik und speziell an Stellen, wo herkömmliche verdrahtete Sensorik gar nicht möglich ist, z. B. in ineinander verschachtelten Konstruktionen. Auf der konstruktiven Seite des Gehäuses erreicht man dadurch höchste Flexibilität im Abwägen von Form und Funktion des Batteriegehäuses.
[Bereit für die Serie?
Geringe Größe, kostengünstige Herstellung und Gewichtersparnis durch direktes Aufbringen – damit prädestinieren sich die Sensoren für das Marktsegment der elektrischen Mobilität. Sie verfügen zudem über weitere Eigenschaften, die für diesen Zukunftsmarkt entscheidend sind:
- extreme Robustheit durch hohes Festigkeits-Gewichts-Verhältnis
- hohe Temperaturbeständigkeit
- hohe Stoß-/Durchstoßfestigkeit
Rutronik als Teil des Industriebeirates, der die Anwendbarkeit der SmartHouB-Ergebnisse auf verschiedene Anwendungsgebiete prüft und sie so zeitnah wie möglich in die industrielle Produktion überführt, sieht zudem große Sicherheitsvorteile für die Elektromobilität. Durch die Möglichkeit, mit einem Material unterschiedliche Messgrößen an unterschiedlichen Stellen zu erfassen, können Komplettausfälle vermieden und bereits zu einem sehr frühen Zeitpunkt Gegenmaßnahmen durch das BMS initiiert werden.
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SmartHouB: vier Partner aus drei Ländern
Das Forschungsprojekt »Smart lightweight functionalized materials for Housing of Batteries«, SmartHouB, mit einer Laufzeit vom 15. Juni 2021 bis zum 31. Mai 2024, bringt vier Partner aus drei Ländern zusammen: die Technische Universität Chemnitz, vertreten durch die Professur für Mess- und Sensortechnik (Projektkoordination) und die Stiftungsprofessur »Textile Kunststoffverbunde und Hybridverbindungen« (Deutschland), die İzmir-Katip-Çelebi-Universität (Türkei), die Universität von São Paulo (Brasilien) und Bevi Plastic Ltda. (Brasilien). Das Projekt wird von der Europäischen Union im Rahmen des Programms M-ERA.NET gefördert und befasst sich mit dem Thema »funktionelle Materialien«. Unterstützung kommt außerdem vom Sächsischen Staatsministerium für Wissenschaft, Kultur und Tourismus (SMWK), der Sächsischen Aufbaubank (SAB), dem Scientific and Technological Research Council of Turkey (TÜBİTAK) und der Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP). Rutronik ist im Industriebeirat des Forschungsprojektes vertreten.
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