Maßgeschneiderte Kuppelverstärkungen für Wasserstofftanks

Wasserstoffbetriebene Elektrofahrzeuge sind auf dem Vormarsch. Die Elektrifizierung des Antriebsstrangs sowie Einschränkungen in der Batterietechnologie treiben die Entwicklung von wasserstoffbetriebenen Elektrofahrzeugen mit Brennstoffzellenantrieb (FCEV) weiter voran. Eine der Herausforderungen für FCEV besteht jedoch darin, Wasserstoff (H2) effizient und sicher im Fahrzeug zu speichern.

Wasserstoff für FCEV wird typischerweise in Komposit-Druckbehältern des Typs IV gespeichert. Der hohe Betriebsdruck erfordert eine beträchtliche Menge an Kohlenstofffasern für den Behälter. Bei einem Nenndruck von bis zu 700 bar benötigt ein Behälter bis zu 10 kg Kohlefaser pro 1 kg gespeicherten Wasserstoffs. Bei einer typischen Tankgröße von 4-6 kg Wasserstoff im PKW Segment wiegt ein Tank bis zu 40-60 kg. Bei größeren Tanks verbessert sich der relative Materialeinsatz nur geringfügig.

Cevotec hat eine Lösung für diese Herausforderung entwickelt. Lesen Sie weiter, um mehr zu erfahren!

H2 Tank in einem Personenwagen

20% weniger Material, Kosten und Produktionszeit

Die Verstärkung des Kuppelbereichs eines Tanks mit Fiber Patch Placement (FPP) führt zu Material- und Kosteneinsparungen von bis zu 20% – und verkürzt die Gesamtfertigungszeit um 20%. Durch die Verwendung der FPP-Kuppelverstärkung benötigen die Hersteller beim anschließenden Filament-Wickelprozess, der nach wie vor der wichtigste Produktionsprozess für diese Tanks ist, weniger Material. “Das Wickeln von Endlosfasern um den Liner ist für den zylindrischen Teil am besten geeignet”, sagt Felix Michl, CTO von Cevotec. “Aber das Wickeln an den Kuppeln bedeutet überflüssiges Material auf dem zylindrischen Teil – was sich in Mehrgewicht und hohen Kosten des Endprodukts niederschlägt.

Cevotec‘s Lösung ist einfach und effektiv: Aufbringen von Carbonfaser-Patches in den Kuppelbereichen. Die Patches sind dabei so konzipiert, dass sie genau die Bereiche abdecken, die Probleme bei der Filament-Wicklung verursachen. In einem ersten Schritt platzieren die SAMBA FPP Systeme von Cevotec die Verstärkungspatches um den Kuppelbereich direkt auf dem Liner. Werden die gepatchten Liner dann dem Filament Winding übergeben, benötigt dieser Prozess weniger Material und Produktionszeit für die Dombereiche.

Normalerweise zahlt sich die Investition in FPP Kuppelverstärkungen ab dem ersten Tag der Produktion aus und amortisiert sich bei der Serienproduktion in weniger als 24 Monaten.

 

Benefits

Typische Einsparungen durch FPP Kuppelverstärkungen für einen H2-Druckbehälter eines Personenkraftwagens

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    20% Materialeinsparung
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    18% Einsparungen bei den Gesamtproduktionskosten
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    20% Reduzierung der Gesamtproduktionszeit
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    20% Erweiterung der Produktionskapazität

Wie es funktioniert

Liner + Verstärkungs-Faserpatches

  • Kunststoffliner werden mit dem SAMBA Produktionssystem von Cevotec verstärkt – die Patches werden direkt auf dem Liner abgelegt, vollautomatisch, qualitätskontrolliert
  • Ein SAMBA-Produktionssystem kann mehrere Filament-Wickelstationen versorgen

Verstärkter Liner + Filament-Wicklung

  • Der verstärkte Liner wird in das Filament-Wickelverfahren überführt
  • Der Wickelprozess ist so eingestellt, dass in den Kuppelbereichen weniger Material aufgebracht wird, wodurch Material und Produktionszeit eingespart werden
  • Ihre Produktionskapazität für Tanks erhöht sich, was den ROI und die Wirtschaftlichkeit Ihrer gesamten Fertigung verbessert
FPP und Filament Wicklung

SAMBA Produktionssysteme

Durch die konsequente Anwendung der Fiber Patch Placement Technologie auf heutige Herausforderungen in der Herstellung von Composite-Bauteilen unterstützt Cevotec die Entwicklung von Verbundwerkstoffen für eine grüne Mobilitätsrevolution. Die Anwendungsbereiche der FPP Technologie umfassen daher auch viele Komponenten in der Luft- und Raumfahrt und der städtischen Luftmobilität / UAV. Der Münchner FPP-Spezialist hat eine Reihe von Produktionszellen konfiguriert, um den Herstellungsprozess für verschiedenen Anwendungen anzupassen. Materialeffizienz und Kosteneinsparungen von 20% – 60% sind typische Vorteile für Hersteller, die ihren Produktionsprozess mit Fiber Patch Placement optimieren.

ARTIST STUDIO Software

ARTIST STUDIO ist die speziell auf die Fiber Patch Placement Technologie abgestimmte Software-Suite. Sie ermöglicht einen vollständig digitalen Prozessablauf und unterstützt Ingenieure bei der Erstellung von Patch-Laminaten durch technologiespezifische Lay-up-Funktionen. Das integrierte CAM-Modul programmiert die Roboter des SAMBA-Systems vollautomatisch und führt eine Kollionskontrolle aus, um eine sichere Produktion zu gewährleisten.

PATCH ARTIST (FPP-CAD)
PATCH ARTIST (FPP-CAD)
MOTION ARTIST (FPP-CAM)
MOTION ARTIST (FPP-CAM)

Ihr Start in die FPP-Technologie

Umfasst Machbarkeits-, Stückkosten- und Zykluszeitanalyse, Bewertung der Vorteile und ROI-Schätzung. Dieser Service ist für Sie kostenfrei.

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Virtuelle Studien, Anwendungs- und Demonstratorentwicklung, Individualisierung der Produktionssysteme und weitere Möglichkeiten.

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Umfasst angepasste SAMBA Lay-up Systeme, ARTIST STUDIO Software, maßgeschneiderte Greifer, Kontrollsysteme und mehr.

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Ich interessiere mich für H2-Tank-Kuppelverstärkungen mit Fiber Patch Placement. Bitte kontaktieren Sie mich!

FPP auf einen Blick

Testen Sie Ihre Ideen & realisieren Sie Ihre Vision

Cevotec betreibt in der Nähe von München ein FPP-Kompetenzzentrum zur Entwicklung automatisierter Lay-up-Prozesse für Composite-Strukturen bis zu einer Größe von 2 m x 3 m. Hersteller von Faserverbundbauteilen können sich vor Ort live informieren, wie FPP bei der Umstellung von manuellem Lay-up 20% – 60% an Produktionskosten & Zeit einsparen kann. Vereinbaren Sie Ihre persönliche Beratung, um die für Sie relevanten Anwendungen zu besprechen. Erfahren Sie mehr über verfügbare Projektkonstellationen zur Entwicklung von Demonstratorbauteilen. Wir bieten eine kostenlose Machbarkeits- und Stückkostenanalyse im Vorfeld an. Erkunden Sie neue Optionen für Ihre zukünftige Bauteilproduktion!

Downloads und weitere Informationen

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Partner & Referenzen

Automation & digitale Innovation

Der Münchner Automations-Spezialist Cevotec ermöglicht es Herstellern, komplexe Faserverbund-Bauteile in hoher Stückzahl und Qualität zu fertigen. Mit den SAMBA Systemen, basierend auf der Fiber Patch Placement Technology, bietet Cevotec individuell konfigurierbare Produktionssysteme mit integrierter Prozesskontrolle an. Diese sind besonders für die automatisierte Faserablage bei komplexen 3D Geometrien und Multi-Material Laminaten geeignet. ARTIST STUDIO ist die technologiespezifische CAD-CAM Software zur Laminaterstellung und automatisierten Roboterprogrammierung. Beim Wechsel von manuellen Prozessen auf Fiber Patch Placement können Kosten- und Zeiteinsparungen von 20-60% realisiert werden. Hersteller profitieren zudem von einem umfassenden Service Portfolio, das individuelle Systemanpassungen als auch FE-basierte Komponentenentwicklung beinhaltet.

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