Untersuchung des Einflusses der Faserspreizung bei der Fertigung von H2-Druckbehältern im Nasswickelverfahren

Ziel Deiner Arbeit wird es sein, Ziel Deiner Arbeit ist es daher, das Aufspreizverhalten imprägnierter Fasern bei der Fertigung von Druckbehältern zu beschreiben und einen für die Bildverarbeitung geeigneten Messpunkt zu definieren.

Vereinfachtes Schema der wirkenden Kräfte bei der Faserablage | Bild: IKV

Wicklung eines Druckbehälters | Foto: NPROXX

Eine vielversprechende und klimaschonende alternative Antriebstechnologie für PKWs ist die Brennstoffzelle, wobei der Wasserstofftank eine besondere sicherheitsrelevante Komponente darstellt. Er muss z.B. Betriebsinnendrücke von bis zu 700 bar standhalten können. Aufgrund dieser hohen Betriebsdrücke stellt die Fertigung des Druckbehälters aus kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen im Wickelverfahren eine interessante Option dar. Solche Behälter werden derzeit durch hohe Sicherheitsfaktoren auf ein Vielfaches ihres Betriebsdruckes ausgelegt. Um die Behälterauslegung zu optimieren, ist es von wirtschaftlichem Interesse ein besseres Verständnis über den Laminataufbau des Druckbehälters zu erlangen. Hierzu wird am IKV ein optisches inline Messsystem erarbeitet, welches es ermöglicht, den Laminataufbau während der Fertigung zu quantifizieren. Ein kritischer Aspekt für den Erfolg des Vorhabens liegt in der Wahl des bestmöglichen Messpunktes auf dem Druckbehälter. Die Vermessung des einlaufenden Faserbandes hat viele Vorteile für die Bildverarbeitung, jedoch bleibt ein Aufspreizen der Fasern während der Ablage unberücksichtigt.

Die Aufspreizung der Fasern im Wickelprozess ist ein sehr spannendes Phänomen, welches zur Identifikation des optimalen Messpunktes tiefgründig verstanden werden muss.

Ziel Deiner Arbeit ist es daher, das Aufspreizverhalten imprägnierter Fasern bei der Fertigung von Druckbehältern zu beschreiben und einen für die Bildverarbeitung geeigneten Messpunkt zu definieren.

Die Arbeit kann die folgenden Inhalte umfassen:

  • Einarbeitung in die Theorie der Faserspreizung
  • Erarbeitung eines Ansatzes zur modellhaften Beschreibung der Aufspreizung von Fasern in den Umfangslagen bei der Fertigung von Druckbehältern im Nasswickelverfahren
  • Praktische Ermittlung von Kenngrößen / Untersuchung einzelner Effekte
  • Identifikation einer optimalen Messstelle für die inline Qualitätssicherung basierend auf den gewonnen Erkenntnissen

Wenn Du Interesse an der eigenständigen Bearbeitung einer herausfordernden Arbeit in einem motivierten Team hast, melde Dich!

Ansprechpartner
Nadine Magura, M.Sc.
Telefon: +49 241 80-28330
E-Mail: nadine.magura@ikv.rwth-aachen.de