德国弗劳恩霍夫IFAM完成HYTANK大型CFRP液氢储罐技术研发
2026-06-18 11:15
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维度网讯,弗劳恩霍夫制造技术与先进材料研究所IFAM(德国不来梅)完成HYTANK项目,开发出一套用于大型双壁碳纤维增强塑料(CFRP)液氢(LH₂)储罐的制造与连接技术,研究成果已在2026年柏林航空航天展(ILA 2026)上展示,有望用于零排放航空领域。

该项目全称为“开发用于制造零排放飞行CFRP液氢储罐的涂层、连接与装配工艺”,由德国联邦经济与能源部在LuFo VI-3计划下资助,由空客运营有限公司(德国汉堡)领导,合作伙伴包括Broetje-Automation有限公司(拉斯特德)、德国航空航天中心(DLR,科隆)、不来梅纤维研究所(不来梅)、FFT Produktionssysteme有限两合公司(富尔达)、弗劳恩霍夫应用研究促进协会以及德累斯顿工业大学。

据弗劳恩霍夫IFAM介绍,液氢是未来商用飞机的候选推进剂,但其储存条件严苛:储罐需在-253°C温度下保持结构完整且密封良好,并承受机械和热载荷。CFRP材料具备重量优势,但低温环境、压力循环及异种材料的使用要求定制化的设计和工艺方案。HYTANK项目联合体通过三个并行研究方向应对这些要求:表面预处理、阻隔涂层开发和自动化装配。

在表面预处理方面,由于制造过程中残留的脱模剂,在CFRP表面实现可靠粘接存在困难。项目评估了真空喷砂、常压等离子处理、真空紫外光照射和激光处理四种方法,其中三种被证明基本适用。最佳方法的选择取决于部件几何形状、CFRP材料类型以及脱模剂的类型和数量。干式非接触工艺展现出特定优势:常压等离子处理在不给基材带来显著热或机械应力的情况下改善润湿性和粘附性;真空紫外照射通过极性官能团插入激活表面;激光处理可实现精确清洗和表面活化。

在阻隔涂层方面,弗劳恩霍夫IFAM开发了基于含阻隔颜料的聚合物粘合剂涂层系统,旨在降低聚合物基储罐结构的气体渗透性,限制氢气向外渗透并阻止氧气和湿气进入。涂层采用层状结构以延长气体分子扩散路径,从而降低渗透率。项目团队通过渗透测量、低温循环测试和扫描电子显微镜分析评估了其性能,报告称可利用成熟喷涂工艺将涂层应用于复杂几何形状,具备向工业生产转移的潜力。

自动化装配系统。

在自动化装配方面,弗劳恩霍夫IFAM开发了一种针对长约6米双壁储罐的制造方法,包含内外罐壳、集成内部结构和隔热层。项目选择了直线轴上的模块化装配系统,可实现并行搬运和连接操作。团队建造了带有直线移动安装系统的验证平台并进行计量认证,以研究结构胶粘剂行为、搭接和间隙比以及连接件压缩等关键变量。开发了带滚轮导向和弹簧机构的机器人引导末端执行器,可在自动涂胶过程中在弯曲连接面上保持恒定喷嘴距离。涂胶后,连接件通过轨道系统自动定位并连接,并利用加热垫加速固化。项目报告指出,大型CFRP液氢储罐结构的自动化加工、定位和粘接工艺基本可行,但工业实施仍需进一步发展公差管理策略、可重复的间隙调整以及工艺可靠的涂胶方法。HYTANK项目开发的技术除航空领域外,还可能应用于船舶和氢能基础设施等领域。

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