Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPTForschungsprojekt »DaQoTa«
Neue Materialien und Herstellungsprozesse erhöhen die Qualität von Druckbehältern aus Faserverbundkunststoffen
Als Leichtbaulösung zum Speichern von Wasserstoff sind Druckbehälter aus Faserverbundkunststoff (FVK) eine der Schlüsseltechnologien für die Elektromobilität. Zu den Vorteilen thermoplastischer FVK gehören dynamische Festigkeit, Medienbeständigkeit und die Möglichkeit zur Wiederverwertung. Aufgrund hoher Kosten, geringer Prozessgeschwindigkeit und dem Fehlen valider Auslegungs- und Produktionsverfahren haben sich Druckbehälter aus thermoplastischem FVK bisher nicht am Markt durchsetzen können. Im Projekt »DaQoTa« entwickelte das Fraunhofer IPT gemeinsam mit Partnern eine effiziente, qualitätsgesicherte Herstellung von Druckbehältern aus thermoplastischen FVK. Ziel war es, damit einen Beitrag zum Durchbruch der Brennstoffzellentechnologie für den Transportsektor zu leisten.
Vollständige Prozesskette von der Auslegung bis zur Fertigung mit kontinuierlicher Prozessüberwachung
Im Projekt »DaQoTa« entwickelte das Fraunhofer IPT mit seinen Konsortialpartnern eine vollständige Prozesskette zur Verstärkung von Druckbehältern aus thermoplastischem Faserverbundkunststoff. Diese umfasste sowohl die Software für die Produkt- und Prozessauslegung als auch ein effizientes Herstellverfahren mit integrierter Qualitätsüberwachung und die Auswertung von Prozessdaten zur Herleitung eines digitalen Produktabbilds. Somit ließ sich die Qualität bei der industriellen Herstellung von FVK-Druckbehältern erhöhen, Ausschuss verringern und der Materialeinsatz reduzieren. Mittelfristig können zusätzlich Knock-Down- oder Sicherheitsfaktoren bei der Bauteilauslegung reduziert werden.
Digitalisierte Herstellung von Druckbehältern aus Faserverbundkunststoff im laserunterstützen Tapewickelverfahren
Aufgabe im Projekt war es, die Prozess- und Anlagentechnik für die digitalisierte Herstellung von FVK-Druckbehältern im laserunterstützten Tapewickelverfahren zu erforschen und zu optimieren. Eine parametrische Design- und Prozesssoftware sowie ein Inline-Qualitätsüberwachungssystem waren ebenfalls Bestandteil der Entwicklungsarbeiten im Projekt. Das Fraunhofer IPT integrierte die jeweiligen Projektergebnisse vor Ort in ein voll funktionsfähiges Produktionssystem. So soll der Industrie erstmals ein effizientes Produktionsverfahren für die Herstellung thermoplastischer FVK-Druckbehälter bereitgestellt werden.
Konsortium
- Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT (Aachen, Deutschland)
- Pixargus GmbH (Würselen, Deutschland)
- TANIQ B.V. (Rotterdam, Niederlande