Verbund Selbsttragender Liner - "Ultraleichter, diffusionsdichter Wasserstoffdruckbehälter mit selbstragendem Faserverbundliner (Typ V) auf Basis der AFP-Technologie mit integriertem Structural Health Monitoring (SHM)"; Förderung im Rahmen des zum Technologietransfer-Programm Leichtbau des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie

Abstract

Das Projekt mit dem Titel „Ultraleichter, diffusionsdichter Wasserstoffdruckbehälter mit selbsttragendem Faserverbundliner (Typ V) auf Basis der AFP-Technologie mit integriertem Structural Health Monitoring (SHM)“, das unter dem Akronym „SelbsttragenderLiner“ mit der Referenznummer LB02-100493191 initiiert wurde, soll die Technologie für Wasserstoffspeicherbehälter revolutionieren. Das Hauptziel besteht darin, die Leistung, Effizienz und Sicherheit von Wasserstoffdruckbehältern durch den Einsatz fortschrittlicher Fertigungstechniken und innovativer Konstruktionsprinzipien deutlich zu verbessern. Das Projekt nutzt die Automated Fiber Placement (AFP)-Technologie, ein hochautomatisiertes und reproduzierbares Verfahren, das sich in der Luft- und Raumfahrtindustrie bereits etabliert hat, um einen Druckbehälter vom Typ V herzustellen. Im Gegensatz zu herkömmlichen Tanks vom Typ IV, die über einen nicht tragenden Polymer-Liner verfügen, der zur Verstärkung mit einer Verbundstruktur ummantelt ist, verfügt der Tank vom Typ V über einen selbsttragenden faserverstärkten Verbundwerkstoff (FVK)-Liner. Dieser Liner gewährleistet nicht nur Diffusionsdichtigkeit, sondern dient auch als integraler tragender Bestandteil, insbesondere an den Polkappen, und fungiert als Wickelkern für die nachfolgende Laminatstruktur. Der Liner und das Laminat bestehen aus dem gleichen Material, was die strukturelle Integrität verbessert, während diffusionsdichte Beschichtungen – wie metallische oder thermoplastische Schichten – zwischen dem Liner und dem Laminat aufgebracht werden, um die Wasserstoffspeicherdauer im Vergleich zum bestehenden Typ IV erheblich zu verlängern. Ein weiteres wichtiges Ziel ist die Reduzierung der traditionell hohen Sicherheitsfaktoren, die bei der Konstruktion von Druckbehältern verwendet werden. Dies wird durch die Integration eines Structural Health Monitoring (SHM)-Systems auf Basis der Fiber Bragg Grating (FBG)-Sensortechnologie erreicht. Dieses System überwacht kontinuierlich den Spannungszustand des Behälters in realtime und ermöglicht so die sofortige Erkennung und Reaktion auf kritische Belastungsbedingungen. Dies stellt eine erhebliche Abweichung vom aktuellen Industriestandard dar, der auf regelmäßigen Wartungsintervallen basiert, und verbessert somit die Sicherheit und Betriebseffizienz. Das Projekt zielt darauf ab, diese Herausforderungen durch eine gemeinsame Anstrengung anzugehen, mit dem Ziel, eine vielseitige, leichte und kosteneffiziente Wasserstoffspeicherlösung zu entwickeln, die in verschiedenen Mobilitätsbereichen eingesetzt werden kann.