Noch mehr Bionik für E-Nfz: Hochleistungslüfter von Mahle wird leiser – mit Hilfe von KI und Eulenflügeln

In der Kombination von High-Tech-Methoden mit Wirkweisen aus der Tierwelt hat das baden-württembergische Zulieferunternehmen Mahle die Geräusche seines neuen Lüfters für elektromobile Fahrzeuge gedämpft. Als bionisches Produkt wurde die Lösung mit elektronischen Methoden und mit Eigenschaften entwickelt, die der Natur entlehnt sind. Konkret nahmen sich die Ingenieure die Flügel einer Eule, die als einer der leisesten Vögel gilt, zum Vorbild für das per KI designte Kühlelement. Das Ergebnis wird laut Pressemeldung neben weiteren Innovationen als Weltneuheit auf der IAA Transportation im September 2024 in Hannover erstmals vorgestellt.

Mit der Neuentwicklung, die die Lärmbelastung vor allem in geräuschsensiblen Gebieten deutlich mindern könne, trage man auch zur stärkeren Akzeptanz von E-Fahrzeugen bei, heißt es von seiten des Anbieters. Der bionische Hochleistungslüfter soll sich für besonders anspruchsvolle Aufgaben elektromobiler Nutzfahrzeuge eignen, wobei sowohl die brennstoffzellenbetriebene wie die batterieelektrische E-Mobilität für eine Anwendung in Frage kommt. Dabei wurden die Lüftungsblätter KI-gestützt gemäß den „schallmindernden“ Federschwingen einer Eule optimiert, wie es heißt. Im Ergebnis ließen sich die Lüftergeräusche eines Lkw um bis zu 4 dB(A) auf etwa die Hälfte der Schallleistung absenken.

Bei den ansonsten als besonders leise bekannten E-Fahrzeugen stellt das vergleichsweise laute Lüftergeräusch eine besondere Herausforderung dar. Das hohe Geräuschaufkommen macht sich vor allem unter Volllast oder beim nächtlichen Laden des Fahrzeugs in Wohngebieten oder an Rasthöfen bemerkbar. Mit der neuen Entwicklung ließe sich somit der Schallpegel laut Mahle ganz deutlich mindern.

Aber das Produkt weist noch andere Vorteile auf: so steigere sich der Wirkungsgrad um 10 Prozent, und um den gleichen Wert niedriger sei das Gewicht. Zudem ist die Nutzung nicht nur auf Transportfahrzeuge beschränkt: laut Mahle soll sich der bionische Lüfter auch für die Anwendung in Pkw eignen.

Wie Dr. Uli Christian Blessing, Leiter Entwicklung Thermomanagement bei Mahle, bestätigt, dient dem High-Tech-Unternehmen die Natur bereits in vielen Bereichen als Inspiration. Schon die bionische Batteriekühlplatte von Mahle sei in dieser Hinsicht als Erfolg zu verbuchen und konnte für das neue Projekt als eine Art Vorbild dienen: „das hat uns nun auch bei der Optimierung unseres Lüfters sehr geholfen.“

Bionischer Vorgänger Batteriekühlplatte

Die erwähnte, ebenfalls der Natur nachempfundene Batteriekühlplatte für die temperaturempfindlichen Lithium-Ionen-Batterien von E-Fahrzeugen wurde bei der Vorstellung vor einem Jahr auf der IAA Mobility in München vom Hersteller als „Technologiesprung“ bezeichnet: Den Angaben zufolge fließt durch die bionische, natürlichen Formen nachgebildete Struktur der Kühlkanäle die Kühlflüssigkeit anders und verbessert dadurch die thermodynamische Leistungsfähigkeit sowie die strukturmechanischen Eigenschaften des Kühlelements.

Das Unternehmen nennt „10 Prozent mehr Kühlleistung, 20 Prozent weniger Druckverlust und eine homogenere Temperaturverteilung“ für das Element mit korallenförmiger Kanalstruktur. Die positive Wirkung auf die wertvolle Fahrzeugkomponente zeige sich darin, dass die Batterie zuverlässig im korrekten Temperaturfenster gehalten werden könne, leistungsfähiger bleibe und schneller geladen werden könne, hieß es. Nicht zuletzt steigere die Komponente auch die Lebensdauer.

KI maßgeblich bei der Entwicklung

Für die Konstruktion des Lüfters nutzten die Mahle-Ingenieure Künstliche Intelligenz, um die „Besonderheiten von Fledermäusen, Schwertfischen und vielen weiteren Ideengebern aus der Natur“ zu analysieren. Letztendlich habe sich die Eule, der „lautlose Jäger“, als geeignetstes Vorbild herauskristallisiert.

So wurde das Design der Lüfterblätter den Eigentümlichkeiten von Eulenschwingen und –federn nachgebildet. Die dadurch geminderten Geräuschverwirbelungen ließen den Lüfter wesentlich leiser und effizienter arbeiten. Laut Blessing wirkt sich das Ergebnis deutlich spürbar aus:

„Die Reduzierung der Schallleistung unseres Lüfters kann man sich ungefähr so vorstellen, als würde man bei einer Stereoanlage einen Lautsprecher abschalten.“

Vom E-Pkw bis Brennstoffzellen-Lkw

So kann der neue bionische Hochleistungslüfter vor allem in geräuschsensiblen Gebieten für mehr Ruhe für Fahrer und Anwohner sorgen, zum Beispiel beim Schnellladen. Der Lüfter wird mit einer breiten Leistungsabdeckung angeboten, die von 300 Watt bis 35 kW reicht. „Das ermöglicht den Einsatz in kleinen Elektro-Pkw bis hin zu großen besonders temperaturempfindlichen Brennstoffzellen-Lkw.“ Derzeit würden erste Prototypen bereits bei verschiedenen Pkw- und Nfz-Herstellern erprobt, heißt es. Laut Blessing werde der leise Lüfter auch seinen Teil dazu beitragen, die Akzeptanz elektrifizierter Mobilität zu steigern.

Noch mehr Bionik für Gewichtseinsparung

Mit dem Ziel, weiteres Gewicht einzusparen, hat Mahle außerdem nach eigenen Angaben auch Lüfterabdeckung und –träger nach den Prinzipien der Bionik entwickelt. Beide Bauteile fielen nun 10 Prozent leichter aus und wiesen dabei auch noch eine höhere Strukturfestigkeit auf.

Großes Know-how bei Heizen und Kühlen

Heizen und Kühlen sind laut dem Stuttgarter Spezialisten eng miteinander verbunden. „Ohne effizientes Thermomanagement keine effiziente Elektrifizierung“. In beiden Feldern, so die Meldung, zähle Mahle zu den wenigen global tätigen Zulieferern, die auf beiden Gebieten mit herausragendem Know-how aufwarten könnten – und technische Lösungen für alle Antriebe böten.

Mahle auf der IAA Transportation 2024

Der neue bionische Lüfter wird von 17. bis 22. September 2024 auf der vor einigen Jahren von IAA Nutzfahrzeuge in IAA Transportation umbenannten Logistik- und Transportfachmesse in Hannover präsentiert – gemeinsam mit weiteren Exponaten rund um einen Brennstoffzellen-Lkw: dazu zählen neben einer vollfunktionsfähigen Brennstoffzelle auch die Brennstoffzellenperipherie, das Thermomanagement mit Lüfter und Batteriekühlung sowie eine Schwerlast-E-Achse.

Laut Ankündigung handelt es sich bei der E-Achse um einen Technologie-Demonstrator, in den der Anbieter zwei Stück seines 2022 auf der IAA Transportation vorgestellten SCT E-Motors mit einer Gesamtleistung von 520 kW und das vollständige Flüssigkeitsmanagement besonders kompakt integriert hat. Die Produkte seien alle bereits getestet und bereit für die Serienanwendung.

Eine weitere Premiere kündigt der Mobilitätsexperte mit einer neuen Verdunstungskühlung für Brennstoffzellenfahrzeuge an, die im gleichen Bauraum wesentlich mehr Kühlleistung bringen soll: um bis zu 50 kW. Nebeneffekt: „Dadurch ist es möglich, die Lüfterleistung zu reduzieren und damit den Wasserstoffverbrauch um bis zu 1,5 Prozent zu senken“, heißt es in der Meldung. Und auch für Wasserstoffmotoren ist eine Lösung dabei: eine Powercell-Unit (H2-PCU), die „den robusten und störungsfreien Betrieb dieses klimaneutralen Antriebs gewährleistet.“

Mahle wird auf der IAA Transportation 2024 in Hannover in Halle 12 zu finden sein. Motto: „Technologievielfalt.“