降低氢动力汽车高压储氢罐的重量和成本

作者:本刊编译 文章来源:PT塑料网 发布时间:2019-10-31
Cevotec的工程师们设计了一种制造复合材料高压罐的解决方案,可以将生产节拍缩短20%,并降低20%的材料消耗和成本。

由氢燃料驱动的燃料电池电动汽车(简称“FCEV”),从多个维度胜于电池驱动的汽车:首先,加满燃料只需几分钟;其次,运行里程更长;第三,具有电动动力系统的所有性能优势。虽然如此,由于这项技术还是一项新兴技术,因而面临的挑战还有很多。从复合材料的角度看,储氢罐所需的大量纤维就是一项特殊挑战,而这正是位于慕尼黑的纤维补片铺放(简称“FPP”)技术的专业公司Cevotec的工程师们所要解决的问题。他们设计了一种制造复合材料高压罐的解决方案,可以将生产节拍缩短20%,并降低20%的材料消耗和成本。


降低氢动力汽车高压储氢罐的重量和成本

Cevotec公司的CEO Thorsten Groene表示:“汽车行业已在燃料电池电动汽车上投资了数十亿美元,但上路运行的只是少数,一个较大的挑战是,在车内高效安全地储存氢气。”

通常,储氢罐的压力高达700 bar,这意味着储存1 kg 的氢气,需要大约10 kg的碳纤维,这个比率很高。因此,制造商们对减少昂贵纤维的应用以降低储氢罐的重量和成本非常感兴趣。

Cevotec公司的执行副总裁 Neven Majic博士说:“围绕内衬缠绕连续纤维最适合于生产圆柱形的部件,但在圆顶处缠绕的纤维,对于圆柱形部件而言往往意味着使用了多余的材料,这就会转化为增加最终部件的重量和成本。因此,需要在纤维缠绕中,利用设计的补片来精确覆盖易出问题的地方。”

Cevotec公司的解决方案是,使用相同的材料,只以补片的形式在圆顶区域应用碳纤维补片。

首先,将补片增强材料应用在内衬圆顶上,然后对获得补强的内衬进行纤维缠绕,这样,对圆顶区域的缠绕只需使用少量的材料和时间。采用Cevotec的SAMBA系列生产系统,即可完成对圆顶的补强。

Majic接着说:“纤维补片铺放技术是从纤维材料上切下补片,然后把它们分别铺放到由CAE软件Artist Studio计算出来的位置上。”

Groene补充说:“对这种补强技术的投资,从生产的第一天起就能得到回报。”

一个FPP系统,可以与多台缠绕机结合使用来完成对储氢罐的增强,这样,制造商至少可以节省20%的材料,缩短20%的节拍时间。

因此,可以应用FPP技术来应对当今复合材料制造所面临的挑战,Cevotec将为复合材料技术的进步提供支持,以推进绿色移动革命向前发展。FPP的应用领域还包括航空及新的城市空间移动车辆所需的许多部件,所有这些部件目前都由人工制造。

为匹配面向不同应用的生产工艺,目前,Cevotec公司已对一系列的生产单元配置进行了概念化。对于从人工铺层转向采用FPP技术的制造商们而言,可以获得的最大好处是,提高材料的利用率,降低20%~60%的成本。

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