Wasserstofftechnologie Selbstschließende Werkzeuge fertigen CFK-Wasserstofftanks

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Wasserstoff als Energielieferant ist auf dem Vormarsch. Um das Gas sicher zu speichern, braucht es stabile, aber auch flexibel einsetzbare Tanks – und Werkzeuge, die solche herstellen können.

Das Unternehmen BBG aus Mindelheim hat ein Konzept für HD-RTM-Werkzeuge in petto, mit denen sich kompakte, in viele Fahrzeugtypen einbaubare, modular aufgebaute Wasserstofftanks schnell und reproduzierbar fertigen lassen. In den selbstschließenden Formen werden die Tankmodule aus carbonfaserverstärktem Kunststoff (CFK) autark hergestellt. Eine Presse oder weitere Produktionsanlagen wie beispielsweise Autoklaven zum Aushärten werden nicht benötigt.

Hierzu werden zylindrische Hohlkörper mit Carbonfaserrovings umflochten. Im beheizten Werkzeug wird danach unter hohem Druck eine niedrigviskose Kunstharzmatrix injiziert. Nach dem Aushärten der Matrix im Werkzeug können die CFK-Zylinder entnommen und modular zu einem Tank verbunden werden.

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Kompakte Tanks führen zu Reichweiten wie bei Verbrennungsmotoren

Der Werkzeug-, Maschinen- und Anlagenbauer BBG entwickelt und fertigt im Übrigen seit vielen Jahren Werkzeuge für das Hochdruck-Resin Transfer Molding (HD-RTM). Letztes Jahr hat das Unternehmen auf der Composite-Messe JEC World eine Form zur Produktion von Wasserstofftanks präsentiert.

Weil die Tanks modular aus einzelnen CFK-Zylindern aufgebaut werden, können sie dem Bauraum eines Fahrzeugs genau angepasst werden. So lassen sie sich beispielsweise platzsparend in der Bodengruppe integrieren. Bei einem solchen mit 700 bar Innendruck beaufschlagten, gefüllten Wasserstofftank erreichen Personen- und Nutzfahrzeuge mit der Brennstoffzellen-Technologie die gleichen Reichweiten wie Verbrennungsmotoren.

Für die Serienproduktion reicht ein selbstschließendes Werkzeug: Zuerst werden die inneren Hüllen der Zylinder, die Liner, mit Carbonfaser umflochten. Anschließend werden die präparierten Rohlinge in die zweiteilige Form eingelegt. Je Arbeitsgang können so bis zu 15 Zylinder mit Durchmessern ab 50 mm gleichzeitig produziert werden.

Einfache Technik und geringe Investitionskosten

Die Serienfertigung mit selbstschließenden Werkzeugen bietet im Vergleich zu anderen Verfahren den Vorteil der einfachen Technik und damit einhergehend geringe Investitionskosten. Der Ersatz großer zylindrischer Wasserstoffspeicher durch kompaktere Tanks sowie die Senkung der Herstellungskosten spielen bei der Entwicklung von Brennstoffzellen-Fahrzeugen eine wichtige Rolle. Nach Lösungen sucht unter anderem das Forschungsprojekt Bryson, an dem außer BMW die TU Dresden, die Hochschule München und das Leichtbauzentrum Sachsen beteiligt sind.

CFK-Tankfertigung fast ohne Nacharbeitsaufwand

Gerhard Hörtrich, Projektleiter und Vertriebsleiter bei BBG, verweist auf die große Erfahrung des Unternehmens im Werkzeug- und Formenbau: „Weil der hohe Druck, mit dem Wasserstofftanks beaufschlagt werden, hohe Ansprüche an die Bauteilstabilität 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, merkt Hörtrich an, „haben wir unter anderem ein prozesssicheres Abdichtungssystem entwickelt und integriert. Es sorgt dafür, dass bei der Verarbeitung des Harzgemischs so gut wie keine manuelle Nacharbeiten notwendig sind.“

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