KW 41/2019

Auf dem Weg zum elektrischen Flug - 3D-Druck für kühle Batterien

Die 3-D-gedruckten Kanäle auf den innovativen Kühlplatten von APworks
Die 3-D-gedruckten Kanäle auf den innovativen Kühlplatten von APworks
Elektromobilität ist für alle Verkehrsträger ein Top-Thema. Während sie auf der Schiene und auf der Straße inzwischen Realität ist, sind größere E-Flugzeuge noch Zukunftsmusik. Der nötige Energiebedarf, damit Maschinen für mehr als 100 Passagiere abheben können, ist schlicht zu groß für die aktuell möglichen Batteriekapazitäten. Weltweit arbeiten Hersteller an Lösungen – so etwa das Münchener Unternehmen APWORKS an innovativen Kühlplatten, die E-Batterien effizienter und leichter machen.

Auf bis zu 85 Grad Celsius erhitzt sich die Batterie in aktuell geplanten E-Flugzeugen – Wärme, die abtransportiert und gekühlt werden muss, damit die Batterie nicht überhitzt. APWORKS hat eine innovative Kühlplatte entwickelt, die diese Aufgabe übernimmt. Gut einen halben Meter breit und einen Dreiviertel Meter hoch ist die Platte. Darin befindet sich ein Labyrinth aus wenigen Millimeter dünnen Kanälen, in welchem erhitzte Kühlflüssigkeit abtransportiert und mittels eines Wärmetauschers gekühlt wird.

Additive Fertigung als game changer

Die Idee an sich ist nicht völlig neu. Ähnliche Kühlplatten kommen etwa in Computerzentren oder in großen Generatoren zum Einsatz. Allerdings: Die von APWORKS entwickelten Kühlplatte werden per 3-D-Druck hergestellt und sind für den E-Flug besonders geeignet: Mit dem Verfahren werden Kanäle erzeugt, die im Vergleich zu konventionellen Kühlplatten völlig flexibel durch die Platten geleitet werden und so deutlich mehr Hitze transportieren können. Dieses Effizienzplus ist für den enormen Batteriebedarf in Flugzeugen zwingend notwendig.  

Zweiter wesentlicher Vorteil – der gerade beim E-Flug erfolgsentscheidend ist – betrifft das Gewicht. Die innovativen Platten sind gut 20 Prozent leichter, die 3-D-Drucktechnologie macht es möglich: Das gesamte Kanalsystem mitsamt Hohlräumen kann aus einem Guss erstellt werden. Bei herkömmlichen Verfahren wie Fräsen können immer einzelne Einheiten produziert werden, die dann gewichtsintensiv verschweißt und abgedichtet werden müssen. Hinzu kommt: Bauteile, die in nur einem Produktionsschritt erstellt werden, müssen weniger aufwändig qualitätsgeprüft werden – eine erhebliche Kostenersparnis.

Weiterer Baustein für den E-Flug

Die neuen Kühlplatten haben sich in Testflügen mit kleineren E-Flugzeugen bereits bewährt. Sie sind ein wichtiger Baustein, damit eines Tages Passagiermaschinen voll- oder teilelektrisch abheben und für eine bessere Klimabilanz des Flugverkehrs sorgen können.

Bei Entwicklung und Tests arbeitet APWORKS eng mit seinem Mutterkonzern Premium Aerotec zusammen. Die Technologien kommen im Bereich E-Aircraft Systems von Airbus zum Einsatz – und sichern so auch die europäische Expertise in Sachen Additive Fertigung.