Репортаж от Wedoany，Институт технологий производства и современных материалов Фраунгофера IFAM (Бремен, Германия) завершил проект HYTANK, разработав технологию изготовления и соединения крупногабаритных двухстенных резервуаров для жидкого водорода (LH₂) из углепластика (CFRP). Результаты исследований были представлены на Международной авиационно-космической выставке ILA 2026 в Берлине и могут быть использованы в области авиации с нулевым уровнем выбросов.
Полное название проекта — «Разработка процессов нанесения покрытий, соединения и сборки для изготовления резервуаров для жидкого водорода из углепластика для полетов с нулевым уровнем выбросов». Проект финансировался Федеральным министерством экономики и энергетики Германии в рамках программы LuFo VI-3, возглавлялся компанией Airbus Operations GmbH (Гамбург, Германия), а партнерами выступили Broetje-Automation GmbH (Растеде), Немецкий центр авиации и космонавтики (DLR, Кёльн), Бременский институт волокна (Бремен), FFT Produktionssysteme GmbH & Co. KG (Фульда), Объединение Фраунгофера по содействию прикладным исследованиям и Дрезденский технический университет.
По данным Института Фраунгофера IFAM, жидкий водород является перспективным топливом для будущих коммерческих самолетов, однако его хранение сопряжено с жесткими требованиями: резервуары должны сохранять структурную целостность и герметичность при температуре -253°C, а также выдерживать механические и термические нагрузки. Углепластик обладает преимуществом по весу, но низкие температуры, циклические нагрузки и использование разнородных материалов требуют индивидуальных конструктивных и технологических решений. Консорциум проекта HYTANK решил эти задачи по трем параллельным направлениям исследований: предварительная обработка поверхности, разработка барьерных покрытий и автоматизированная сборка.
В области предварительной обработки поверхности надежное склеивание углепластика затруднено из-за остатков разделительных смазок, образующихся в процессе производства. В проекте были оценены четыре метода: вакуумная пескоструйная обработка, плазменная обработка при атмосферном давлении, облучение вакуумным ультрафиолетом и лазерная обработка. Три из них признаны в целом пригодными. Выбор оптимального метода зависит от геометрии детали, типа углепластика, а также типа и количества разделительной смазки. Сухие бесконтактные процессы продемонстрировали определенные преимущества: плазменная обработка при атмосферном давлении улучшает смачиваемость и адгезию без значительного термического или механического воздействия на подложку; облучение вакуумным ультрафиолетом активирует поверхность за счет внедрения полярных функциональных групп; лазерная обработка обеспечивает точную очистку и активацию поверхности.
В области барьерных покрытий Институт Фраунгофера IFAM разработал системы покрытий на основе полимерных связующих с барьерными пигментами, предназначенные для снижения газопроницаемости полимерной структуры резервуара, ограничения диффузии водорода наружу и предотвращения проникновения кислорода и влаги внутрь. Покрытия имеют слоистую структуру, удлиняющую путь диффузии молекул газа, что снижает проницаемость. Команда проекта оценила их характеристики с помощью измерений проницаемости, криоциклических испытаний и сканирующей электронной микроскопии. Сообщается, что покрытия могут наноситься на детали сложной геометрии с использованием отработанных процессов распыления, что открывает потенциал для передачи в промышленное производство.
В области автоматизированной сборки Институт Фраунгофера IFAM разработал метод изготовления двухстенных резервуаров длиной около 6 метров, включающих внутреннюю и внешнюю оболочки, встроенные внутренние конструкции и теплоизоляцию. Для проекта была выбрана модульная сборочная система на линейной оси, обеспечивающая параллельные операции перемещения и соединения. Команда построила и метрологически аттестовала испытательный стенд с линейной системой перемещения для изучения ключевых переменных, таких как поведение конструкционного клея, соотношение нахлеста и зазора, а также сжатие соединительных элементов. Был разработан роботизированный конечный эффектор с роликовым направлением и пружинным механизмом, обеспечивающий постоянное расстояние от сопла до изогнутой соединительной поверхности в процессе автоматического нанесения клея. После нанесения клея соединительные элементы автоматически позиционируются и соединяются с помощью рельсовой системы, а отверждение ускоряется с использованием нагревательных матов. В отчете проекта отмечается, что процессы автоматизированной обработки, позиционирования и склеивания крупногабаритных резервуаров из углепластика для жидкого водорода в целом осуществимы, однако для промышленного внедрения требуется дальнейшее развитие стратегий управления допусками, воспроизводимой регулировки зазоров и технологически надежных методов нанесения клея. Разработанные в рамках проекта HYTANK технологии, помимо авиации, могут найти применение в судостроении и водородной инфраструктуре.
Данный материал скомпилирован платформой Wedoany. При цитировании материалов, созданных с помощью искусственного интеллекта (ИИ), необходимо обязательно указывать источник — «Wedoany». В случае выявления нарушения прав или иных проблем просим своевременно информировать нас. Сайт оперативно внесёт изменения или удалит материал.Электронная почта: news@wedoany.com
