Erarbeitung einer Multiskalen-Simulationskette zur Abschätzung der Lebensdauer der Liner-Boss-Anbindung eines Typ-4 Wasserstoffdrucktanks unter mechanischer und thermischer Wechselbelastung

Ziel dieser Masterarbeit ist es, eine Multiskalen-Simulationskette zur Abschätzung der Lebensdauer der Liner-Boss-Anbindung eines Typ-4 Wasserstoffdrucktanks zu erarbeiten.

Schematische Darstellung eines Typ-4 Drucktanks | Bild: IKV

Drucktank | Foto: Hexagon

In der vergangenen Periode des nationalen Innovationsprogramms Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie (NIP-1) wurde im Rahmen der Marktvorbereitung der Nachweis erbracht, dass Brennstoffzellen in mobilen Anwendungen technisch alltagstauglich sind. Gerade im Bereich der Speicherung des Wasserstoffs gibt es jedoch noch ein erhebliches Optimierungspotential im Hinblick auf die großserientechnische Fertigung von Typ-4 Drucktanks.

Ein Typ-4 Drucktank besteht aus einem thermoplastischen Kunststoffgerüst (Liner), das üblicherweise mit nassen, d.h. mit duroplastischem Matrixmaterial imprägnierten, Kohlenstofffasern umwickelt wird. Der Drucktank wird über einen metallischen Einleger, den so genannten Boss, welcher aus Aluminium oder Edelstahl gefertigt werden kann, befüllt (siehe Bild 1). Ein wichtiger Aspekt ist hierbei, die Dichtheit der Liner-Boss Anbindung, in der Abbildung mit Hybridverbindung gekennzeichnet sowie deren Langzeitbeständigkeit zu gewährleisten.

Ziel dieser Masterarbeit ist es, eine Multiskalen-Simulationskette zur Abschätzung der Lebensdauer der Liner-Boss-Anbindung eines Typ-4 Wasserstoffdrucktanks zu erarbeiten. Teilschritte sind zum einen die mesoskopische Betrachtung der Fügezone. Hierüber sollen repräsentative Ausschnitte des Bauteils modelliert und eine Lebensdauerabschätzung unter dynamischer Wechsellast erfolgen. Die Ergebnisse sollen in einem weiteren Schritt auf Strukturbauteilebene übertragen werden. 

Wenn diese Ausschreibung Ihr Interesse geweckt hat und Sie das Gebiet der numerischen Auslegung eines hochrelevanten Praxisbauteils näher kennenlernen möchten, melden Sie sich bitte ganz unverbindlich bei mir. Ihre genauen Aufgaben legen wir im Vorfeld gemeinsam fest. Dabei ist eine individuelle Abstimmung des zeitlichen Rahmens selbstverständlich. Unterstützt werden Sie bei Ihrer Arbeit von einer hochmotivierten Arbeitsgruppe.

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Dipl.-Ing. Thomas Gebhart
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