HTWK Leipzig entwickelt neue Konzepte für Elektroflugzeuge: Das Kick-Off-Meeting für das ElVis-Projekt fand am 18. Juli 2022 an der TU Dresden am Institut für Leichtbau und Kunststofftechnik statt
Leichtbau und Energiespeicherung nehmen einen besonderen Stellenwert bei der Entwicklung elektrisch betriebener Luftfahrzeuge ein. Allerdings tragen Batteriesysteme nach dem heutigen Stand der Technik in erheblichem Maße zur bewegten Masse bei und verringern damit die erzielbare Reichweite bzw. die Transportkapazität. Ein Durchbruch von Elektroflugzeugen steht daher bislang noch aus. Eine vielversprechende Technologie in diesem Zusammenhang stellen sogenannte Strukturbatterien dar, Batterien, die gleichzeitig auch eine Tragfunktion haben. Im Luftfahrtforschungs-Projekt ElVis werden derartige multifunktionale Materialien seit Mai 2022 an der HTWK Leipzig erforscht.
Das auf drei Jahre angelegte Vorhaben „Entwicklung und Erprobung ultraleichter Verbundstrukturen mit integrierter elektrischer Speicherfunktion“ wird im Rahmen des Luftfahrtforschungs-Programms LuFo VI des BMWK in Zusammenarbeit mit der TU Dresden und dem Fraunhofer IWS durchgeführt. „Wir haben im Projektteam zwei wesentliche Ansätze für die Verbesserung von Strukturbatterien identifiziert: einerseits die Erhöhung der spezifischen Energiedichte der einzelnen Speicherzellen. Hierfür verwenden wir Lithium-Schwefel-Batteriekonzepte. Andererseits wollen wir durch eine gezielte Multifunktionalisierung der Verbundstrukturen die Gesamtmasse senken“, erläutert Prof. Robert Böhm von der Fakultät Ingenieurwissenschaften der HTWK Leipzig den Forschungsansatz.
Im Elvis-Vorhaben werden bandförmige Composite-Halbzeuge (sog. Tapes), mit mechanisch flexiblen Komponenten als Kathode und Anode konzipiert und hergestellt sowie deren Weiterverarbeitbarkeit zu leichten Verbundstrukturen untersucht. Am Ende soll in enger Zusammenarbeit mit interessierten Industrievertretern, u.a. von Airbus, eine generische Verbundstruktur mit integrierter elektrischer Speicherfunktion entstehen. „Insbesondere bei kleineren Luftfahrzeugen, Hubschrauber oder Drohnen sind hier völlig neue Tragkonzepte zu entwickeln, denn die Gewichtsverteilung im Flugzeug führt zu bauraumbedingten Herausforderungen, wenn schwerere, kompaktere Batterien in die Strukturen mit eingebaut werden müssen“, erläutert Dipl.-Ing. Michael Kucher, der das Projekt an der HTWK begleitet. M.Eng. Willi Zschiebsch ergänzt: „zur Bewertung des strukturelles Tragvermögens, der möglichen Masseeinsparung, des Energiespeichervermögens und der erreichbaren Energiedichte entwickeln wir numerische Modelle und Optimierungsverfahren, auch um eine gezielte Verbesserung der Kosten und der Lebensdauer für unterschiedliche Einsatzszenarien zu erreichen.“.
Das Kick-Off-Meeting für das ElVis-Projekt fand am 18. Juli 2022 an der TU Dresden am Institut für Leichtbau und Kunststofftechnik statt. Anwesend waren dabei neben den Projektpartnern auch Industrievertreter von Airbus und vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR).