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3D-Drucker produziert Fahrzeugbatterien in Serie

18. Mai 2021, 07:56 Uhr   |  Irina Hübner

3D-Drucker produziert Fahrzeugbatterien in Serie
© Sakuu

E-Roller vor Tankstelle: Der 3D-Drucker von Sakuu soll das Vertrauen in Elektrofahrzeuge durch die lokale Massenproduktion von Antriebsbatterien stärken.

Das auf 3D-Druck spezialisierte Unternehmen Sakuu Corporation (ehemals KeraCel) führt einen 3D-Industriedruckers zur Herstellung von Fahrzeugbatterien ein. Die neue Technik soll laut dem Unternehmen Probleme hinsichtlich Kosten, Leistung, Nachhaltigkeit und Reichweite lösen.

Der 3D-Drucker wurde mit Unterstützung des japanischen Automobilzulieferers Musashi Seimitsu entwickelt und soll eine schnelle Massenfertigung von Feststoffbatterien ermöglichen, die dieselbe Energiedichte wie Lithium-Ionen-Akkus bieten. Gleichzeitig sollen sie nur halb so groß und ein Drittel leichter sein. Die Herstellung der Feststoffbatterien mit dem Markennamen KeraCel erfordert nach Unternehmensangaben zudem circa 30 bis 50 % weniger Material, um dieselbe Energieleistung zu erzielen wie Lithium-Ionen-Akkus und ist damit deutlich billiger. Dazu sind die Feststoffbatterien von Sakuu auch besonders sicher und nachhaltig.

Der Multiprozess-Multiwerkstoff-3D-Drucker wurde komplett im Hause Sakuu entwickelt. Mit seiner Fähigkeit zur Großserienfertigung komplexer Funktionsbauteile eignet er sich nach Aussagen des Unternehmens auch für den Einsatz in vielen anderen Industriezweigen.

»Wir haben für die Elektromobilität einen Meilenstein gesetzt, mit dem Elektrofahrzeuge für die Verbraucher attraktiver werden dürften«, erklärt Robert Bagheri, Gründer und CEO von Sakuu. »Festkörperbatterien sind eine Art heiliger Gral der Technik – aber schwierig und teuer in der Herstellung. Mit der Flexibilität und den Effizienzgewinnen unseres skalierbaren 3D-Druckverfahrens können Batterie- und Elektrofahrzeughersteller diese grundlegenden Hürden überwinden.« Weitere Vorteile der Lösung sind laut Bagheri die mit der bedarfsgerechten und lokalen Fertigung verbundenen Effizienzgewinne und kürzeren Lieferketten.

Kombination additiver Fertigungsverfahren

Bei der neuen Lösung wurden mehrere additive Fertigungsverfahren kombiniert. Dabei werden auf das Pulverbett unterschiedliche Werkstoffe in einer einzigen Schicht aufgesprüht. Bei dem Verfahren kommen Keramiken und Metalle sowie das von Sakuu entwickelte Trägermaterial PoraLyte zum Einsatz. Letzteres löst Herausforderungen mit Überhängen und gestattet eine einfachere und schnellere Herstellung von Bauteilen mit Hohlräumen.

Darüber hinaus punkten KeraCel-Batterien in Sachen Nachhaltigkeit. Der Materialaufwand ist geringer und das Pulver-zu-Pulver-Verfahren ermöglicht ein einfacheres Recycling der Keramiken und Metalle mit konventionellen Verfahren. Es muss kein Graphit entzogen werden und die Batterien enthalten keine Polymere. So entsteht kein Verbrennungs- oder Deponiemüll.

Sakuu zielt mit seinem Angebot zunächst auf zwei-, drei- und kleinere vierrädrige Elektrofahrzeuge ab, für die der kleine Formfaktor, das geringe Gewicht und die  höhere Leistung der Batterien gut geeignet ist. Dank der Flexibilität des additiven Herstellungsverfahrens kann die Produktion bei Bedarf auf andere Batterietypen und -größen umgestellt werden, etwa um die doppelte Energiedichte bei gleicher Größe oder die gleiche Energiedichte bei halber Größe zu erreichen.

Weitere Einsatzmöglichkeiten für den 3D-Drucker

Neben der Energiespeicherung erschließt das von Sakuu entwickelte Verfahren für Multimaterial-Schichten den Markt für Bauteile, die sich bis dato nicht per 3D-Druck herstellen ließen. Dazu zählen unter anderem aktive Komponenten wie Sensoren und Elektromotoren für Kfz, Luft- und Raumfahrt, Power Banks und Kühlkörper.

Die Alpha-Plattform für das erste Hardwareangebot von Sakuu soll im 4. Quartal 2021 zur Verfügung stehen.

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