弗勞恩霍夫LBF開發出一種用于電池電動汽車的低成本輕質電池殼，與鋁電池殼相比，它可減輕40%的質量。雖然該部件使用了纖維增強復合材料，但其成本卻較低，這是因為使用了一種特別開發的高效生產工藝，同時采用了應力等效結構設計。

　　
如果電動汽車要達到500km以上的續駛里程，所需的電池數量會很多，這使其電池包通常很重。目前電池周圍的機械結構，如電池支架，尤其是電池殼，主要由鋁或鋼制成，這使得除電氣部件之外加在一起的總質量達到了數百千克。因此，與內燃機車輛相比，盡管電動汽車的傳動系統得到了簡化，但汽車質量依然在大幅增加。

　　
輕量化結構的高原則

　　雖然已有幾家汽車制造商接受了這一挑戰，并借助輕量化的復合材料結構，成功地減輕了汽車質量，但纖維復合材料的高成本和生產工藝的低效率依然是困擾汽車實現輕量化結構的根本問題。而基于連續纖維增強熱塑性塑料（CFRTP）的新型材料和新的混合生產工藝，則成為低成本實現電動汽車輕量化結構的新方法。

　　弗勞恩霍夫LBF負責該研究項目的Felix Weidmann博士解釋道：“憑借多樣化的復合材料結構設計、材料和生產技術，采用纖維增強熱塑性塑料的設計，在輕量化結構方面天然具有極大的應用潛力。但是，解決方案必須要具有成本效益，并能解決防火等關鍵問題。”

　　由弗勞恩霍夫LBF的研究人員組成的團隊，利用他們在該領域的專業知識，采用連續纖維增強熱塑性塑料以及結合了高效發泡注射成型與CFRTP的創新工藝，生產出一種采用三維夾層設計的輕量化電池殼。

弗勞恩霍夫LBF 采用內部開發的混合生產工藝制造輕量化的電池殼（圖片來自弗勞恩霍夫LBF）

　　
2min.內完成

　　通過使用所謂的“原位CFRTP夾層工藝”，在2min.內即生產出了輕量化的電池殼成品部件，且無需后處理過程。此外，在同一工藝步驟中，還集成了熱絕緣或阻燃性等功能。該電池殼結構由兩個CFRTP覆蓋層以及夾在其中起連接作用的整體泡沫結構組成。覆蓋層由單向帶構成：先通過編織創造出一種交叉鋪放的疊層，然后再固結，從而獲得一種引人注目的棋盤外觀。在此工藝步驟中獲得的疊層經三維預成型后，兩側嵌入到特別開發的混合泡沫注射模具中。通過這種方式，在疊層之間有控制地注射整體泡沫，即可創造出由纖維復合材料覆蓋層與泡沫芯材構成的三維結構的外殼。CFRTP 覆蓋層與泡沫芯材之間的粘接，是在注射期間原位實現的，這為確保該夾層結構的承載能力起到了至關重要的作用。

 

采用夾層結構的輕量化電池殼，組合了纖維增強熱塑性復合材料與整體泡沫芯材，具有適當的抗應變能力（圖片來自弗勞恩霍夫LBF）

　　
夾層結構的應力等效電池殼設計

　　這種應力等效的夾層設計實現了高的重量比力學性能，同時減少了纖維復合材料疊層的材料消耗，僅在應力集中區域使用這種材料。這樣，隨著材料成本的降低，再加上原位CFRTP夾層工藝極短的循環時間，使得部件成本也隨之降低。所要求的力學性能，不僅在設計階段通過有限元模擬得到了驗證，而且在試驗臺上的真實條件下，依據ISO 12405-2和ISO 12405-3標準得到了驗證。

　　作為H2020資助計劃的一部分，該項目獲得了歐洲委員會的資助。