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Anlagen- und Prozessentwicklung für Wasserstoff-Drucktanks#

Das Fraunhofer IPT entwickelt Prozesse für das automatisierte Wickeln von Wasserstoff-Drucktanks, die mit thermoplastischen Faserverbund-Tapes verstärkt werden.

© Fraunhofer IPT

Druckbehälter für verschiedene Anwendungen#

Solche Druckbehälter können beispielsweise in Mobilitätsanwendungen zur Speicherung von Wasserstoff eingesetzt werden.

Wasserstoff-Druckbehälter

Wasserstoff-Druckbehälter aus faserverstärkten Kunststoffen#

Zur Speicherung von gasförmigem Wasserstoff in der Energiebranche oder in der Automobilindustrie werden Leichtbau-Druckbehälter eingesetzt. Das Fraunhofer IPT automatisiert Systeme und Prozesse zur Verarbeitung von glas- und kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen im laserunterstützten Tapewickelverfahren. Aufgrund ihrer mechanischen Eigenschaften sind diese Werkstoffe besonders geeignet für die Fertigung leichter, stabiler und korrosionsbeständiger Bauteile. Für die Produktion setzt das Fraunhofer IPT auf digitale Methoden zur Erfassung und Verwertung von Produktionsdaten sowie auf virtuelle Prozessmodellierung für die Großserienfertigung

Wir haben Systeme entwickelt, die rotationssymetrische Komponenten wie Wasserstoff-Drucktanks automatisiert fertigen. Neben herkömmlichen Prozessen erlaubt eine In-situ-Konsolidierung von thermoplastischen Tapes die Fertigung von Drucktanks mit alternativen Matrixwerkstoffen. Auf diese Weise können Tanks mit verschiedenen Wickelgeometrien gefertigt werden. Zudem entfällt das nachträgliche Aushärten. Mit diesem Produktionsverfahren lassen sich Drucktanks für unterschiedliche Branchen und Anwendungen herstellen: von der Speicherung von Wasserstoff als Energieträger bis zur Druckluftspeicherung für die Anwendung in Nutzfahrzeugen.

Prozessoptimierung und Prototypenfertigung#

Die Prozess- und Anlagentechnik gestalten wir je nach Anwendungszweck stets mit dem Ziel, die Prozessgeschwindigkeit und Produktionsqualität für hohe Stückzahlen zu steigern. Bei der Herstellung von Prototypen validieren wir eine optimierte Prozessführung, indem wir zunächst sämtliche online erhobenen Daten wie Prozesstemperatur, Anpresskraft oder Vorschubgeschwindigkeit dokumentieren. Durch Verknüpfung der Daten mit der Position des Messpunkts entsteht ein digitaler Schatten des Bauteils. So können wir Bauteilmängel zu Fertigungsunregelmäßigkeiten direkt zuordnen, unser Prozessverständnis weiter verbessern und die Prozesse zielgerichtet optimieren.

Unsere Leistungen im Überblick#

  • Marktstudien und Beratung zum Einsatz von Wasserstoffdrucktanks in der Energie- und Automobilbranche
  • Prozessentwicklung für die Serienfertigung und Entwicklung fertigungsoptimierter Tank-Designs
  • Machbarkeitsnachweise und Berechnungen zur Wirtschaftlichkeit von Drucktanks für die Wasserstoffspeicherung
  • Dokumentierte Prototypenfertigung und Produktstudien für Belastungs- und Zertifizierungstests, zum Beispiel für OEM, Tier 1 und Materialhersteller
  • Entwicklung und Aufbau individueller Wickelsysteme und Produktionsanlagen sowie Module zur Prozessüberwachung und Auswertung

Prozessvideo: Drucktanks für den Leichtbau#

Das Fraunhofer IPT entwickelt Anlagen und Prozesse zur Herstellung faserverstärkter Drucktanks für die Wasserstoffspeicherung in mobilen und stationären Anwendungen.

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Typ-4-Druckbehälter aus Faserverbundkunststoff weisen ein außergewöhnliches Energiespeichervermögen bei geringem Gewicht auf und werden daher bevorzugt zur Speicherung von Wasserstoff und anderen Gasen in Mobilitätsanwendungen eingesetzt. Werden thermoplastische faserverstärkte Tapes zur Verstärkung des Behälters verwendet, kann der Fertigungsprozess ohne Emissionen und Rückstände umweltgerecht gestaltet und der Behälter anschließend besser recycelt werden. Das Fraunhofer IPT entwickelt Produktionsanlagen und Prozesse für die Herstellung thermoplastischer Faserverbundkunststoff-Druckbehälter. Das Video zeigt die Herstellung eines solchen Typ-4-Druckbehälters im laserunterstützten Tapewickelverfahren.