複合材は、電気ごみ収集車のバッテリー重量を相殺するのに役立ちます

Fraunhofer Institute for Material and Beam Technology IWS Dresdenは、他の5つの中央ドイツの研究機関および企業とともに、持続可能でコストを目的としたUTILITAS（「地方自治体のサービス業務における商用車用の超軽量構造」）プロジェクトに最近参加しました。地方自治体が地元で利用可能な資源を使って気候保護の目標を達成するのを支援する効果的なソリューション。両社は協力して、軽金属と繊維強化複合プラスチックで作られたより良い収集容器を建設することを計画しています。これらのソリューションは、従来のごみ収集車の重い鋼の上部構造を、3分の1軽量の代替品に置き換えます。

「この新世代の電気自動車は、従来の小型ごみ収集車と同じ量の廃棄物を荷物ごとに輸送できるようになります」と、フラウンホーファーIWSドレスデンのボンディングおよびファイバーコンポジットテクノロジーグループの責任者であるアネットクロッツバッハは強調します。

ただし、プロジェクトの包括的な目標は、より良いを構築するだけではありません。 車両を拒否します。 「これが、同盟がコンテナだけでなく、関連する実用的な生産技術も開発している理由です」とクロッツバッハは説明します。 「ここで重要なのは、新しいコンテナを小さなシリーズで収益性の高い方法で構築し、地元のワークショップで迅速に修理できるようにすることです。」プロジェクトパートナーは、アルミニウムフレームとガラス繊維強化熱可塑性パネルで作られたコンテナ構造に依存していると言われており、さまざまな接合方法もテストしています。

Fraunhofer IWSで開発された新しい接合技術の1つである「HeatPressCool-integrative」（HPCi）が追加で採用されています。レーザーは最初にアルミニウム部品を粗くし、金属にピンよりも薄く、深さ約200マイクロメートルの溝を作成します。続いて、ツールはプラスチック部品をアルミニウム支柱に押し付け、金属を短時間加熱します。このプロセス中に、熱可塑性プラスチックはアルミニウム表面で溶融し、レーザー成形された溝に流れ込み、冷却中にそこに固定されます。数秒後、アルミニウムと複合プラスチックは恒久的かつしっかりと結合していると言われています。

開発協力の過程で、IWSエンジニアは、ネジや接着剤のソリューションと比較して、結合された軽量コンテナの長期耐久性を判断することも目指しています。 Fraunhofer IWSによると、コンテナは、たとえば車両の整備士が収集した廃棄物を圧縮する場合など、日常の使用で高い負荷に耐える必要があります。以前の実験では、HPCiで結合されたコンテナは、接着された構造よりも特に耐久性があり、修理がはるかに簡単であることが証明されました。測定によると、HPCiジョイントは、最大25メガパスカルの油圧アームの圧力に相当する引張力に耐えることができます。

IWSの専門家は、新しい接合プロセスが廃棄物コンテナの建設だけでなく、航空機、鉄道、産業施設、または船舶の軽量建設にも適していると確信しています。産業のお客様も、食器洗い機やその他の家電製品の製造にHPCiを使用する予定です。一方、ドレスデンの研究者は、プロジェクトの新しい接合技術の幅広い実用化をサポートするために、標準のハンドドリルよりもはるかに大きくないコンパクトなHPCi接合ガンを開発したと述べています。たとえば、小型で軽量の生産をすばやく開始するために、ロボットにモジュール式に取り付けることができます。この新しいツールは非常に有望であるため、Fraunhoferの科学者は、HPCi参加銃をシリーズ生産する会社を間もなく設立する予定です。

現在の開発状況に伴い、同社は、新しい軽量コンテナを備えた最初の電気ごみ収集車がまもなく多くの大都市の都市シーンを形作るだろうと付け加えています。 「コンテナのプロトタイプは2021年の初めまでに準備が整うはずです」とKlotzbachは発表します。 「私たちは、最初のごみ収集車が2年以内に道路に出ると予想しています。」開発者は、地方自治体の企業を主要な顧客として想定しています。

UTILITASプロジェクトには、6つのパートナーが関わっています。ケムニッツ工科大学（ケムニッツ）の構造軽量設計およびプラスチック加工の議長であるFraunhofer IWS Dresden、Marko Pfaff＆Co。SpezialfahrzeugbauGmbH（Bad Lausick）、Car systems Scheil GmbH＆Co。 KG、PROFIL Verbindungstechnik GmbH＆Co。KG（フリードリヒスドルフ）およびEBF Dresden GmbH（ドレスデン）。