Vortrag Quauck Rehau

ALTERNATIVES VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG VON
WASSERSTOFFDRUCKTANKS
Alternatives Verfahren zur Herstellung von Wasserstoffdrucktanks
Wer ist REHAU?
- Familienunternehmen
- Gründung 1948
- 170 Standorte weltweit
- ca. 19.000 Mitarbeiter
BUILDING SOLUTIONS
Kernthemen:
Energieeffizient,
Wassermanagement, Infrastruktur
und regenerative Energien.
AUTOMOTIVE
Kernthemen:
Leichtbau, Alternative Antriebe und
neue Mobilitätslösungen.
INDUSTRIAL SOLUTIONS
Kernthemen:
Produkt- und Designlösungen für die
Möbelindustrie, Entwicklungen im Rohr-,
Schlauch und Haushaltsgerätebereich.
Was sind die Interessen REHAUs?
• Neue Polymermaterielien
• Integrierte Polymer-basierte Lösungen
• Leichtbaukonstruktionen und – designs • Struktur-Leichtbaulösungen
• Moderne Verfahrenstechnologie
• Multifunktionelle und funktionsintegrierte Produkte
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REHAU AG+Co / 2
Alternatives Verfahren zur Herstellung von Wasserstoffdrucktanks
ENTWICKLUNGSSTAND
Nasswickelverfahren:
• Imprägnieren der Rovings in einem Harzbad
• Aufbringen der imprägnierten Rovings auf einen rotierenden Wickelkern
Nasswickelverfahren: Faseraufbringung
Nachteile:
• Limitierung der Rotationsgeschwindigkeit durch Abspritzen des Harzes
(Zentrifugalkraft)
⇒ Lange Zykluszeiten
• Limitierung der Fasereffizienz durch suboptimale Faserausrichtung
⇒ Hohe Faserkosten
• Relativ hohe Prozessschwankungen
Nasswickelverfahren; Hoop und Helixwickelung
⇒ Variierende Produktqualität
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REHAU AG+Co / 3
Alternatives Verfahren zur Herstellung von Wasserstoffdrucktanks
REHAU´s NEUES DRUCKTANKKONZEPT
CFRP - Armierung
Fasertyp: TORAY T700
Entwicklung eines innovativen Fertigungsprozesses mit den Vorteilen:
Matrix: Epoxyharz
Boss
• Optimierte „Faserökonomie“
Aluminium
• Maximiertes Speichervolumen
• Integration eines neuen Befestigungskonzeptes
• Aufteilung des Prozesses in abgegrenzte, automatisierbare Schritte
SPEZIFIKATION DES PROTOTYPS
Blindboss
• Betriebsdruck: 700 bar
• Gesamtlänge: ca.1000 mm
• Durchmesser: 333 mm
Aluminium
Dichtkonzept
Patentiertes Dichtkonzept
• Geometrisches Volumen: ca. 50 l
Polymer Liner
PA6
• Gesamtgewicht: ca. 35 kg
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REHAU AG+Co / 4
Alternatives Verfahren zur Herstellung von Wasserstoffdrucktanks
REHAU´s NEUES DRUCKTANKKONZEPT
1: FLECHTEN
Aufbringen von Lage 2
Aufbringen von Lage 38
Vorteile des Flechtens
• Fixierung der Fasern über Kreuzungspunkte
• Faserausrichtung frei wählbar
• Optimierung der Faserausrichtung auf den jeweiligen Spannungszustand möglich
• Verbesserte “Fasereffizienz”
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REHAU AG+Co / 5
Alternatives Verfahren zur Herstellung von Wasserstoffdrucktanks
REHAU´s NEUES DRUCKTANKKONZEPT
2: KONSOLIDIERUNG (Resin Transfer Molding)
• Einbringen der Preform in das RTM Werkzeug
• Druckbeaufschlagung des Liners
• Harzinjektion in die komprimierte Preform
Erzielen eines hohen Faservolumengehalts
Komprimierung der Faserlagen durch Linerexpansion
Reduzierte Faserundulation
Reproduzierbare Prozessqualität
Geringe Bauteiltoleranzen (Außenkontur)
Entwicklung eines neuen Fertigungsverfahrens für Drucktanks
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REHAU AG+Co / 6
Alternatives Verfahren zur Herstellung von Wasserstoffdrucktanks
LEICHTBAUTECHNIKUM
Roboter
Radialflechtmaschine
Lineareinheit 1
Werkzeugträger
Radialflechtmaschine:
• Klöppel: ca. 200
• Druchmesser: ca. 9 m
Hochdruck RTM- Einheit:
• Zuhaltekraft: 400 t
• Max. Injektionsdruck: 200 bar
• Aufspannfläche: 2 x 3 m
Lineareinheit 2
Injektionseinheit
RTM- Werkzeug
• RTM-Werkzeug mit Schieber
• Automatisiertes Handling
Leichtbautechnikum
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REHAU AG+Co / 7
Alternatives Verfahren zur Herstellung von Wasserstoffdrucktanks
ENTWICKLUNGSSTAND
Berstdruck1756 bar
Schlüsselanforderungen nach EC 79/2009
Burst Test
Hydraulic Test
Leak Test
Permeation Test
Accelerated Stress Rupture Test
Ambient Pressure Cycling Test
Extreme Temperature Pressure
Cycling Test
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✓
Druckaufbaudiagramm für Drucktank P07
✘
Berstdruckwerte zwischen 1650 and 1760 bar
Zielerrichung
• Schlüsselanforderungen nach EC 79/2009 erfüllt
• Daten zur Bauteilperformance (10 - 20% Fasereinsparung) bestätigt
• Start-up Phase des Technikums abgeschlossen
• Erste Tests für das neue Befestigungskonzept erfolgreich absolviert
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Berstdruckwerte von verschiedenen Drucktanks
mit identischem Aufbau
REHAU AG+Co / 8
Alternatives Verfahren zur Herstellung von Wasserstoffdrucktanks
Danke für Ihre Aufmerksamkeit!!
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REHAU AG+Co / 9