Seit mehr als 15 Jahren werden bei der Firma BaltiCo GmbH in Hohen Luckow bei Rostock Innen- und Aussendruckbehälter für die Anwendung im Fahrzeug- oder Schiffsbau sowie für den Maschinenbau entwickelt, darunter auch leichte und sichere Hochdruckbehälter gefertigt mittels firmeneigener CFK-Stablegetechnologie.
Das Ziel der Entwicklungstätigkeiten bei BaltiCo bestand darin, Behälter für die Speicherung hochkomprimierter Gase zu schaffen, die das gleiche energetische Speichergewicht bzw. Speichervolumen erreichen, welches mit bislang verwendeten flüssigen Energiespeichern (Benzin, Diesel) erzielt wird. Dafür wurde ein neuartiges Konstruktionsprinzip entwickelt: Die Behälter aus Carbonfaserverstärktem Kunststoff bestehen aus mechanisch entkoppelten Teilsystemen, die separat die axialen und tangentialen Lasten aufnehmen. Damit entstehen im Inneren des Tanks nur eindimensionale Beanspruchungszustände.
„Die Druckbehälter besitzen ein hohes Leichtbaupotential, da das Composite Material nur in Faserrichtung beansprucht wird.“, berichtet Dr. Dirk Büchler, Geschäftsführer bei BaltiCo.
Für die Optimierung der Behälter waren zunächst umfangreiche Arbeiten zur Anpassung und Stabilisierung der Fertigungstechnologie notwendig. Die verbesserte Wickelstrategie ermöglicht es nun, aufgrund geringerer Fertigungstoleranzen, leichtere Behälter mit einem sehr hohem Reproduzierbarkeitsgrad zu fertigen. Kernpunkte der weiteren Entwicklungsarbeiten waren u.a. die Untersuchung der Permeationseigenschaften, Gestaltung und Prüfung des Dichtungssystems sowie umfangreiche Belastung- und Materialtest.
Im Ergebnis präsentiert BaltiCo einen neuartigen Drucktank, welcher im Vergleich mit herkömmlich gefertigten Behältern eine um ca. 30 % höhere Speicherdichte aufweist und ein Speichervermögen bis 1000 bar Betriebsdruck ermöglicht. Die eindimensionale Belastung der Verstärkungsstruktur in Faserrichtung bringt die hervorragenden Dauerwechselfestigkeitseigenschaften der Kohlefaser voll zur Geltung. Die planar konzipierten Endkappen ermöglichen zudem eine bessere Ausnutzung des Einbauraums. Allerdings waren hier auch neue Lösungsansätze für die Abdichtung der entkoppelten Behälterkomponenten und die Fixierung der Faserstrukturen in den Endkappen nötig.
Bei der Fertigung sind kundenindividuelle Abmessungen von wenigen Zentimetern bis zu mehreren Metern Tanklänge realisierbar. Erste Prüfungen hat die Behälterlösung bereits bestanden. Mit der Entwicklung standardisierter Abmessungen steht die Abnahme für erste Baumusterprüfungen bevor.
Radiale und axiale Verstärkungskomponenten des Drucktankes und Testdruckkörper der Firma BaltiCo GmbH
