Im Rahmen des vom Land Baden-Württemberg geförderten Leitprojektes 'Lasttragende Leichtbauteile am Beispiel Gastank' wird ein Wabentank für erdgasbetriebene Fahrzeuge entwickelt. Der Tank besteht aus miteinander verbundenen Zellen, die durch eine Endlosfaserstruktur verstärkt werden. Die Endlosfasern tragen beim Wabentank nur die senkrecht zur Längsachse des Tanks auftretenden Spannungen. Die Spannungen in Längsrichtung selbst sollen von kurzfaserverstärktem Thermoplast aufgenommen werden. Die äußeren Zellen des Wabentanks sind zylindrisch geformt, um der Druckdifferenz zwischen der Atmosphäre und dem Auslegungsdruck von 450 bar im Inneren widerstehen zu können. Die Zellen im Inneren des Tanks können dagegen rechteckig ausgeführt werden, da der Druck in jeder Zelle gleich hoch ist. Dadurch ergibt sich eine deutliche Erhöhung des Speichervolumens gegenüber einem Bündel zylindrischer Tanks. Ein weiterer Vorteil gegenüber einem solchen Tankbündel ist die Tatsache, dass der gesamte Wabentank nur aus zwei Tankhälften und einer Adapterplatte, mit einem einzigen Anschluss und einem Ventil, besteht. Anordnung, Anzahl, Durchmesser und Länge der Waben können dabei in weiten Grenzen variiert werden, sodass sich der Tank auch an einen komplex geformten Bauraum anpassen lässt. Die Auslegung des Tanks erfolgte mittels FEM-Rechnungen. Die Herstellung des Wabentanks erfolgt in mehreren Schritten, die eine spätere Automatisierung ermöglichen. Es werden zunächst vorzugsweise zwei Tankhälften im Spritzgussverfahren hergestellt und mittels einer metallischen Verbindungsplatte miteinander verbunden. Für jede Tankhälfte wird vorab die Endlosfaserstruktur der Verstärkung hergestellt. Dabei soll ein automatisiertes Lageverfahren verwendet werden, das sich zurzeit in der Entwicklung befindet. Die Struktur wird anschließend in ein Spritzgusswerkzeug eingelegt und mit einem kurzfaserverstärkten Thermoplast umspritzt. Während des Spritzgussvorganges entstehen auch die halbkugelförmigen Kalotten, die die Tankhälfte auf der Außenseite verschließen. Neben den konstruktiven und konzeptionellen Arbeiten, der Berechnung und der Entwicklung des Legeverfahrens für die Endlosfaserstruktur, liegt der Schwerpunkt der Arbeiten auf der Optimierung des Spritzgussverfahrens sowie auf der Charakterisierung der Eigenschaften des kurzfaserverstärkten Thermoplastes. Der Nachweis für die prinzipielle Tauglichkeit des Wabentank-Konzeptes wird in Übereinstimmung mit der Regelung Nr. 110 anhand eines Berst-Versuches an einem Demonstrator-Bauteil mit neun Zellen durchgeführt.
Lasttragende Leichtbauteile für ein neues Gastank-Konzept
Automobiltechnische Zeitschrift - ATZ ; 110 , 10 ; 932-939
2008
8 Seiten, 10 Bilder, 10 Quellen
Aufsatz (Zeitschrift)
Deutsch
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