Einfache Produktionstechnik für kompakte, universell einsetzbare Wasserstofftanks
Einfaches Fertigungserfahren für Tankmodule aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK)
Mindelheim, 07.08.2020. BBG hat ein Konzept für Werkzeuge entwickelt, mit denen sich kompakte, modular aufgebaute Wasserstofftanks aus CFK schnell und reproduzierbar in Serie fertigen lassen. Der Vorteil: Die Speicher lassen sich einfach für verschiedene Automodelle anpassen und so in unterschiedliche Brennstoffzellen-Fahrzeuge einbauen.
Üblich sind bislang große zylindrische Wasserstoffspeicher, die allerdings viel Platz wegnehmen. Kompaktere Tanks, die sich günstig herstellen lassen, spielen daher bei der Entwicklung von Brennstoffzellen-Fahrzeugen eine wichtige Rolle. Nach Lösungen sucht unter anderem das Forschungsprojekt Bryson, an dem neben BMW die TU Dresden, die Hochschule München und das Leichtbauzentrum Sachsen beteiligt sind.
Einfache Technik und geringe Investitionskosten
Wir von BBG haben ein einfaches Verfahren entwickelt: Tankmodule aus CFK können in den von uns entwickelten und gefertigten, selbstschließenden Formen autark hergestellt werden. Das bedeutet geringe Investitionskosten, denn eine Presse oder weitere Produktionsanlagen wie beispielsweise Autoklaven zum Aushärten werden nicht benötigt.
Für die Serienproduktion reicht ein selbstschließendes HD-RTM Werkzeug
Bei unserer Produktionsweise werden zuerst zylindrische Hohlkörper, die inneren Hüllen der Zylinder, auch „Liner“ genannt, mit einer Kohlenstofffaser umflochten. Anschließend werden die präparierten Rohlinge in die zweiteilige Form eingelegt. Je Arbeitsgang können bis zu 15 Zylinder mit Durchmessern ab 50 mm gleichzeitig produziert werden.
In das beheizte Werkzeug wird dann unter hohem Druck ein niedrigviskoses, harzbasiertes Gemisch injiziert. Dieses durchdringt das Kohlenstofffaser-Geflecht und umschließt dabei die einzelnen Fasern gleichmäßig und ohne Fehlstellen. Nach dem Aushärten im Werkzeug können die CFK-Zylinder entnommen und modular zu einem Tank verbunden werden
Kompakte Tanks, Reichweiten wie bei Verbrennungsmotoren
Da die Tanks modular aus einzelnen CFK-Zylindern aufgebaut werden, können sie genau dem Bauraum eines Fahrzeugs angepasst werden. So lassen sie sich beispielsweise platzsparend in die Bodengruppe integrieren. Ein solcher mit 700 bar Innendruck gefüllter Tank ermöglicht Reichweiten von Personen- und Nutzfahrzeugen mit Wasserstoffantrieb wie mit Verbrennungsmotoren
Wasserstofftanks effizient und prozesssicher herstellen
Bei dem Werkzeug-Konzept für modular aufgebaute Wasserstofftanks ist unsere umfassende Kompetenz beim Hochdruck-Resin Transfer Molding (HD-RTM)-Verfahren eingeflossen, denn bereits seit vielen Jahren entwickeln und fertigen wir hierfür Werkzeuge. 2019 haben wir auf der Composite-Messe JEC World eine Form zur Produktion von Wasserstofftanks präsentiert.
Unser Projektleiter Gerhard Hörtrich, verweist gern auf unsere große Kompetenz im Werkzeug- und Formenbau: „Da der hohe Druck, mit dem Wasserstofftanks beaufschlagt werden, große Ansprüche an die Bauteil-Stabilität stellt, legen wir ganz besonders großen Wert auf höchste Präzision bei der Planung und Herstellung der HD-RTM-Werkzeuge.
Damit gleichzeitig die Fertigung der Wasserstofftanks möglichst effizient ist", so Hörtrich, „haben wir unter anderem ein prozesssicheres Abdichtungssystem entwickelt und integriert. Es sorgt dafür, dass nach dem Injizieren des Harzgemischs so gut wie keine manuellen Nacharbeiten notwendig sind.“