Zukunft gestalten - Sommersemester 2023
Analyse eines S-Klasse Batteriemodul auf Demontierbarkeit und Reparierbarkeit
Aufgabe der Studierenden war es, ein Fahrzeug-Batteriemodul zu analysieren, um festzustellen, mit welchem Ressourceneinsatzes der Aufbau des kompletten Moduls bzw. der einzelnen Bauteile erfolgt ist, um anschließend eine Bewertung aus Sicht der Wiederverwertbarkeit vorzunehmen und Verbesserungsvorschläge abzuleiten.
Anhand dieses Praxisbeispiels sollten Methoden der Produktentwicklung, der Nachhaltigkeitsbewertung und der Projektorganisation vermittelt werden.
Um das ausgewählte Batteriemodul eines Mercedes S-Klasse-Hybrids auf Ressourceneinsatz und Reparierbarkeit zu prüfen, wurde es zunächst von Fachpersonal zerlegt. Bei der Zerlegung zeigte sich das technische Problem: Aus Kostengründen werden in der Produktion hauptsächlich unlösbare Fügeverfahren wie Laserschweißen, Nieten oder Kleben verwendet. Dadurch lassen sich einzelne Bestandteile wie die Batteriezellen nicht einfach zerstörungsfrei entfernen. Für ein effizientes Remanufacturing ist dies jedoch nötig!
Bild 1: Batteriemodul mit vernietetem Gehäuse
Bild 2: Lösen der lasergeschweißten Zellkontaktierung
Bild 3: Entnahme von 2 miteinander verklebten Batteriezellen
Bild 4: Pouch-Batteriezelle, verklebt im Kunststoffrahmen
Mit diesen Erkenntnissen, Methoden der Produktentwicklung und entsprechender Literaturrecherche wurden grundlegende Batteriekonzepte abgeleitet, aus denen einzelne Batteriezellen leichter und zerstörungsfrei entnommen werden können. Aus technischer Sicht wurde sich im neuen Konzept z.B. mit einer lösbaren Vorspannmethode für Batteriezellen befasst. Diese Vorspannung ist eine Kernanforderung für die Funktionalität des Moduls und musste mit der Lösbarkeit der Zellen zusammen umgesetzt werden.
Ebenso wurde das CO2-Einsparpotenzial beim Tausch einzelner Batteriezellen analysiert. Diese ökologischen Betrachtungen zeigten die Komplexität des Themas „CO2-Bilanzierung“ und die Studierenden konnten hier erste Erfahrungen am Beispielprodukt Batteriemodul sammeln.
Bild 5: Grundkonzept für Batteriemodul mit einzeln lösbaren Batteriezellen (Abbildung modifiziert von „Montageprozess eines Batteriemoduls und packs – RWTH Aachen, 2018)