Leichtbau und ökologisches Design bei Elektrofahrzeugen

EU-Projekt ALMA (Advanced Light Materials and Processes for the Eco-Design of Electric Vehicles)

E-Mobilität und Leichtbau sind zwei entscheidende Bausteine der modernen Fahrzeugentwicklung, um die Energiewende voranzutreiben. Sie stehen im ALMA-Projekt im Mittelpunkt. Neun europäische Organisationen arbeiten 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. Unser Team unterstützt mit mathematischer Simulationsexpertise.

Laut ihrer 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: Fraunhofer ITWM unterstützt mit Simulationsexpertise

Im Projekt kommen neun Partner aus vier Ländern der Europäischen Union zusammen. Wir bringen unsere langjährige Expertise im Bereich der effizienten Multiskalen- und Prozesssimulation von faserverstärkten Verbundbauteilen mit ein. Unsere maßgeschneiderten Simulationstools erstellen einen digitalen Zwilling und unterstützen bei der Optimierung der Leichtbaustrukturen bei der Fahrzeugentwicklung. Dazu gehört die Simulation des Umformprozesses der SMC-Bauteile zur Berechnung der lokalen Faserkonzentration und Faserorientierung mit FLUID und die darauf aufbauende Multiskalensimulation des thermomechanischen Verhaltens mit FeelMath zur Vorhersage der Festigkeit und des Schädigungsverhaltens.

Projektziel: mehr Reichweite und geringeres Gewicht dank Multimaterial-Plattform

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 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.

ALMA Konzept
© ALMA
ALMA-Konzept in schematischer Darstellung.
ALMA Screenshot Kickoff
© Fraunhofer ITWM
Screenshot des digitalen Kickoff-Meetings von ALMA Ende Februar 2021.

Kooperationspartner

  • Automotive Technology Centre of Galicia (Spanien) übernimmt die Projektleitung und Materialcharakterisierung.
  • ArcelorMittal Maizières Research, AMMR (Frankreich) widmet sich der Entwicklung von modernen Stählen für Automobilanwendungen.
  • Die Ford-Werke (Deutschland) bearbeiten das Projekt aus der Perspektive der Endanwendung und CAE-Analyse.
  • Innerspec Technologies Europe (Spanien) bringt Lösungen für die zerstörungsfreie Prüfung ein.
  • BATZ S. Coop. (Spanien) ist als Automobilzulieferer mit an Bord.
  • RESCOLL (Frankreich) ist spezialisiert auf Klebstoffe und Polymere.
  • Die Forschungsorganisationen TNO (Niederlande) erarbeitet das Live Cycle Management gemeinsam mit der International Solid Waste Association, ISWA.

Projektlaufzeit

Das Projekt ist auf drei Jahre angelegt und läuft von Februar 2021 bis Februar 2024.

ALMA wird durch das Forschungs- und Innovationsprogramm Horizont 2020 der Europäischen Union unter der Fördervereinbarung Nr.: 101006675 gefördert.