Projektlaufzeit: 06/2022 – 05/2025

Im M-Era.net Vorhaben “Next Generation of 3D Printed Structural Supercapacitors” (PRINTCAP) entwickelt die HTWK zusammen mit der TU Dresden und den französischen Partnern Thales R&T und Nawa Technologies effiziente, leichte und langlebige Energiespeicherlösungen für CO₂-freien Mobilitätssysteme. Da die Gewichtsreduzierung ein wichtiger Trend in den relevanten Industrie­zweigen (Luft- und Raumfahrt, Automobilbau etc.) ist, wurden Leichtbauwerkstoffe in den letzten Jahren stark weiterentwickelt. Allerdings tragen die derzeitigen Energiespeicherlösungen und ins­besondere Batterien jedoch zu einem beträchtlichen Teil zum Gewicht der Systeme bei und können eine Einschränkung bei der Gestaltung dieser Systeme darstellen oder die Einsatzbedingungen im Vergleich zu derzeitigen Technologien auf Grundlage fossiler Brennstoffe einschränken (z. B. Fahrzeugreichweite). Die zu erforschenden Lösungen, die auf der Kombination von Superkonden­satoren (Supercaps, SC) und Verbundwerkstoffen beruhen, haben das Potential zu Durchbruchs­innovationen auf dem Gebiet der Elektromobilität. Die Synergie von Superkondensatoren und Verbundwerkstoffen zielt darauf ab, Gewicht und Platzbedarf für Energiespeicher drastisch zu reduzieren. Dieses Konzept eines "strukturellen Superkondensators" (Structural Supercap, SSC) wird ein breites Feld von Anwendungen auf vielfältigen Märkten eröffnen, nicht nur im Bereich der Mobilität: Laptops oder elektronische Anwendungen (IoT), bei denen das Gehäuse als Energiespeicher fungiert; erneuerbare Energie, die in den Wänden eines Hauses gespeichert wird; schnell ladende Elektroautos, die die Energie in ihrem eigenen Chassis speichern; oder vollelektrische Flugzeuge, bei denen die Energie im Rumpf gespeichert wird, wodurch das Gesamtgewicht reduziert wird. Im Gegensatz zu bereits veröffentlichten SSC-Konzepten wird sich PRINTCAP auf die additive Fertigung zur Herstellung von SSC konzentrieren, einer Technologie, bei der SSC endkonturnah im Bauteil angeordnet werden können, wodurch geometrisch optimierte Strukturen mit optimaler Energiespeicherfunktion entstehen. Fragen des Recyclings der verwendeten Materialien und Studien zur Lebenszyklusanalyse (LCA) werden ebenso untersucht wie die Technologie-Entwicklung zur additiven Fertigung und die Entwicklung geeigneter Auslegungs- und Berechnungsverfahren für SSC.

TU Dresden

Thales R&T, Nawa Technologies (France)

SAB/EU (M-Era.net)