Several globes made of multiple coloured lines

Innovation der Elektromobilität durch praktische Zusammenarbeit

Komplexe Engineering-Projekte und -Innovationen sind oft eine gemeinschaftliche Leistung.

Denken wir an die Brüder Wright in der Luftfahrt, Bill Gates und Paul Allen im PC-Bereich oder Steve Jobs und Steve Wozniak für Apple und intuitive Geräte. Selbst NASA und SpaceX arbeiten zusammen, um die Raketentechnologie der nächsten Generation für die interplanetare Weltraumforschung zu entwickeln. Wenn man verschiedene Blickwinkel und Meinungen zusammenbringt und jeder ein Interesse daran hat, zusammenzuarbeiten, kann das den Lauf der Geschichte verändern.

Deshalb haben sich Magna und das Pacific Northwest National Laboratory des US-amerikanischen Energieministeriums zusammengeschlossen, um neue nachhaltige Lösungen auf Basis von recyceltem Aluminium für die Automobilindustrie und darüber hinaus zu entwickeln.

Das Gemeinschaftsprojekt war ein einzigartiges und gewaltiges Unterfangen, und das Ergebnis ist ein neuer Prozess zur Herstellung von umweltfreundlichen Teilen aus Aluminiumschrott für Elektrofahrzeuge. Die Technologie ist vielseitig einsetzbar – von Batteriegehäusen für Elektrofahrzeuge bis hin zu Dachträgern für SUVs und weitere Anwendungen wie Komponenten für die Raumfahrt (Titanschrott) oder hocheffiziente Motoren (Kupferlegierung mit hohem Graphen-Gehalt). Die Technologie mit der Bezeichnung „Shear Assisted Processing and Extrusion“ (ShAPE) könnte schon Ende der 2020er-Jahre marktreif sein.

Shear Assisted Processing and Extrusion (ShAPE)

Mit Shear Assisted Processing and Extrusion (ShAPE) können nicht homogenisierte Rohlinge aus einer 6063-Legierung aus Industrieschrott mit einem Eisenanteil von 0,3 Gew.-% extrudiert werden. (Quelle: Journal of Manufacturing Process)

Das Projekt und das Team

Für jemanden wie mich, der schon sein ganzes Leben lang an Wissenschaft und Technologie interessiert ist – ob Kernreaktoren oder Fahrraddesign – war es hochinteressant, an diesem herausfordernden Vier-Jahres-Projekt teilzunehmen. An der Zusammenarbeit waren mehr als 20 innovative Mitarbeiter_innen aus mehreren Magna-Gruppen sowie Mitarbeiter_innen von US-amerikanischen und kanadischen Laboren beteiligt.

Der Prozess wurde in 400 Laborversuchen nachgewiesen, von denen einige aufgrund der Pandemie virtuell stattfanden. Jeder Laborversuch selbst dauert zwar nur wenige Minuten, es braucht allerdings Wochen und manchmal sogar Monate, um das Material und die Ausrüstung zu koordinieren. Es war ein mühsamer Prozess mit inkrementellen Fortschritten, in dem wir mehrere hundert Pfund Aluminiumschrott verarbeitet und neue Werkzeuge für den Fertigungsprozess gebaut haben.

Einige der Probestücke stammten aus Werken von Magna in Kanada. Andere erhielten wir von Schrotthändlern in Michigan, die uns Material von hunderten von zerkleinerten Fensterrahmen aus Aluminium zur Verfügung gestellt haben. Wir wollten unsere Theorien sowohl mithilfe von Industrieschrott als auch mit Material von einem Recyclingzentrum testen. Unser Ziel: mit recyceltem Aluminium den Energieverbrauch, die Emissionen und die Reichweite von Elektrofahrzeugen zu optimieren.

Erfolg

Es gab zwar keinen Heureka-Moment. Dennoch sind wir mit dem Ergebnis zufrieden, denn das Team konnte in den vielen Arbeitsstunden und dank seinem unermüdlichen Einsatz erhebliche Fortschritte erzielen.

Im Fertigungsprozess konnte der Energieverbrauch um mehr als 50 % und der Kohlendioxidausstoß um mehr als 90 % reduziert werden. Da weniger rohes Aluminiumerz abgebaut und verarbeitet werden muss, kann auch die Reichweite von Elektrofahrzeugen vergrößert werden.

Durch reduzierte Kosten für das Aluminiumrecycling sinken die Kosten für Aluminiumkomponenten, und Hersteller können diese nutzen, um Stahl zu ersetzen. Ein weiterer Vorteil ist, dass der Prozess zur Herstellung einer Vielzahl von Komponenten genutzt werden kann – von Rohren bis hin zu komplexen Formen.

Wir sind zurzeit in der Industrialisierungsphase und arbeiten daran, die Technologie, die Maschine und den Prozess so zu skalieren, dass sie kommerzielle Produktionsanforderungen erfüllen. Im Laufe des Projekts ist eines deutlich geworden: Mithilfe der Wissenschaft und durch enge Zusammenarbeit – ein Grundwert von Magna – sind wir in der Lage, jede Herausforderung zu meistern.

Massimo DiCiano Headshot

Massimo DiCiano

Magna und das Pacific Northwest National Laboratory des US-amerikanischen Energieministeriums haben sich zusammengeschlossen, um neue nachhaltige Lösungen auf Basis von recyceltem Aluminium für die Automobilindustrie und darüber hinaus zu entwickeln. Im Laufe des Projekts ist eines deutlich geworden: Mithilfe der Wissenschaft und durch enge Zusammenarbeit – ein Grundwert von Magna – sind wir in der Lage, jede Herausforderung zu meistern.

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