Der Automations-Spezialist hat im Rahmen eines Industrieprojekts gemeinsam mit einem Tankhersteller, einem Wickelanlagenhersteller sowie einem Composite-Ingenieurdienstleister die Wirkung von lokalen Domverstärkungen für Composite-Tanks untersucht und erfolgreich demonstriert.
Cevotec, Unterhaching, hat eine industrielle Lösung zur Gewichts- und Materialeinsparung von Composite-Drucktanks entwickelt, indem die Dombereiche des Tanks lokal verstärkt werden. Fiber Patch Placement (FPP) ist die erste Technologie, bei der die Domverstärkungen direkt auf dem Innenbehälter (Liner) abgelegt werden können. Es handelt sich dabei um einen vollautomatisierten, industriellen Produktionsprozess, der mit bestehenden Nass- oder Towpreg-Wickelanlagen kombiniert werden kann.
Mit dem Demonstratortank wurden 108 % des geforderten Berstdrucks mit 15 % weniger Material erreicht. (Foto: Cevotec)
Dieser Ansatz reduziert den Netto-Faserbedarf um ca. 15 %, abhängig von den Spezifikationen eines Drucktanks. Bei gleichwertigen mechanischen Eigenschaften werden dadurch signifikante Gewichtseinsparungen ermöglicht. Aufgrund der geringeren Wandstärke durch weniger Fasermaterial können die verstärkten Tanks außerdem mehr Speichervolumen bei gleichbleibendem Bauraum bieten.
In Zusammenarbeit mit den Projektpartnern Roth Composite Machinery, Steffenberg, und Cikoni, Stuttgart, wurde erfolgreich ein Demonstrator in Originalgröße entwickelt. Das Hauptziel war die Optimierung der Faserablage, um Gewicht und Produktionszeit zu reduzieren. Das Projekt umfasste alle Aspekte vom Laminatdesign über die Simulation und Optimierung, durchgeführt von Cikoni, bis hin zur eigentlichen Produktion und Prüfung der verstärkten Drucktanks. Darüber hinaus wurde die Umsetzung der FPP-Domverstärkungen in einer industriellen Produktionsumgebung bewertet. Mit dem erfolgreichen Abschluss der dritten Designiteration wurden die angestrebten Ergebnisse erreicht.
„Der 300-bar-Typ-4 Drucktank hat eine dünneres Wickellaminat mit einer geringeren Anzahl an Lagen, die durch die Domverstärkungen ersetzt werden können. Im Vergleich zu einem 700-bar-Tank stellt das eine größere Herausforderung dar“, erklärt Dr. Florian Lenz, Technischer Direktor bei Cevotec. „Um das optimale Design mit der größtmöglichen Materialeinsparung zu erreichen, wurden verschiedene Laminate untersucht. In der dritten Iteration haben wir gemeinsam mit den Projektpartnern 108 % des geforderten Berstdrucks mit 15 % weniger Material erreicht.“ Durch die Materialeinsparungen wird der CO2-Fußabdruck erheblich reduziert und die Speichereffizienz der getesteten Tanks kann auf 6,1 % erhöht werden – eine Verbesserung von 17 % gegenüber dem Referenztank.
Cevotec baut derzeit eine für Drucktank-Verstärkungen optimierte FPP-Produktionsanlage in seinem Technikum in Unterhaching bei München auf. Die Anlage Samba Pro PV Lab wird im Frühjahr 2024 für kommerzielle Projekte, Prototypenherstellung und Kundenentwicklungen zur Verfügung stehen. Thorsten Gröne, CEO und Mitgründer von Cevotec, unterstreicht die strategische Bedeutung der industriellen Domverstärkungen für Drucktanks: „Der erwartete Faserbedarf für Wasserstofftanks wird das verfügbare Faserangebot in den nächsten fünf bis zehn Jahren übersteigen. Technologien wie FPP, die Ressourceneinsparungen ermöglichen, sind von strategischer Bedeutung für die globale Wettbewerbsfähigkeit.“
Interessenten können die Teams von Cevotec, Cikoni und Roth auf der JEC in Paris vom 5. bis 7. März treffen.
www.cevotec.com
www.cikoni.com
www.roth-composite-machinery.com
