Innovativer Typ-5-LNG-Tank: Thermoplastische in-situ AFP-Technologie für die Speicherung kryogener Treibstoffe
DLR
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Im Rahmen eines von der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) geförderten Forschungsprojekts haben wir an unserem Standort in Augsburg gemeinsam mit der Firma Omnidea-RTG einen innovativen Typ-5-LNG-Tank entwickelt. Das Ergebnis ist ein bedeutender Schritt hin zu leichtgewichtigen, hochfesten und industriell skalierbaren Speichersystemen für kryogene Treibstoffe wie Wasserstoff und Methan in der Luft- und Raumfahrt.
Ganzheitliche Entwicklungskette: Von der Auslegung bis zur Fügeverbindung
Die komplette Entwicklungskette dieses Projekts deckt alle relevanten Schritte ab:
- Konstruktive Auslegung des Tanksystems
- Materialauswahl: Einsatz von Hochleistungsthermoplast CF/LM-PAEK (kohlenstofffaserverstärktes Low-Melt-PAEK)
- Permeabilitätsanalysen zur Sicherstellung der Dichtheit bei kryogenen Bedingungen
- Mechanische Charakterisierung der Fügeverbindungen
Innovatives Fertigungskonzept: Thermoplastisches In-situ-AFP-Verfahren
Ein zentrales Innovationsmerkmal des Projekts ist die Entwicklung eines ganzheitlichen Fertigungs- und Werkzeugkonzepts, das die automatisierte Herstellung der gesamten Tankstruktur mittels thermoplastischem in-situ AFP-Verfahren (Automated Fiber Placement) ermöglicht.
Besonders hervorzuheben: Sowohl die Herstellung der beiden Halbtanks als auch deren Fügung erfolgten mit derselben Fertigungstechnologie. Dadurch konnte die gesamte Tankstruktur in einer einzigen, kontinuierlichen Prozesskette gefertigt werden – ohne zusätzliche Montage- oder Verbindungstechniken.
Vorteile für die Industrialisierung
Dieser integrierte Fertigungsansatz bietet erhebliche Vorteile für die industrielle Skalierung:
- Reduzierte Herstellkosten durch Wegfall separater Fügeprozesse und zusätzlichen Formwerkzeugen
- Geringere Komplexität der Produktionsanlagen
- Optimierte Auslastung der Fertigungsinfrastruktur
Der Demonstrator: 1 Meter Durchmesser, volle industrielle Reife
Der resultierende Demonstrator mit einem Durchmesser von 1 Meter ist ein eindrucksvolles Beispiel für die technologische Reife und industrielle Machbarkeit der entwickelten Lösung. Er unterstreicht das Potenzial der thermoplastischen AFP-Technologie, die Entwicklung von leistungsfähigen, nachhaltigen und kosteneffizienten Speichersystemen für zukünftige Raumfahrtmissionen und auch terrestrische Anwendungen voranzutreiben.