Umformmaschine Wasserstofftanks: Neue Maßstäbe in der Umformtechnologie

Sicherheit und Flexibilität bei der Formgebung anspruchsvoller Halsgeometrien und Wandstärkenverläufen für sehr hohe Betriebsdrücke sind die Kernthemen, wenn es um die Fertigung von Wasserstofftanks aus Aluminium geht. Leifeld Metal Spinning bringt eine Umformmaschine auf den Markt, die diese Anforderungen erfüllt.

Hersteller von wasserstoffbetriebenen Fahrzeugen haben klare Anforderungen an Wasserstofftanks: Sicherheit sowie ein möglichst hohes Maß an Füllvolumen und Flexibilität in der Gestaltung der Tankform. Wasserstofftanks, die mit der „AFC“-Einziehmaschine von Leifeld Metal Spinning produziert werden, erfüllen diese Anforderungen. Die Enden der Aluminiumbehälter formt dafür die Maschine, bei der AFC für Aluminium Forming Center steht, durch ein spezielles Einziehverfahren. Da die Behälter aufgrund der hohen Betriebsdrücke in der Anwendung atmen, wird beim Umformprozess der gesamte Halsbereich im Wandstärkenverlauf auf Dauerfestigkeit optimiert. Neben der klassischen Einziehmaschine bietet der Maschinenbauer aus Ahlen auch eine Kombinationsmaschine an, die die Umformtechnologien Einziehen und Drückwalzen vereint, um den gesamten Druckbehälter wie auch die Hälse zu formen.

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Wasserstofftanks: Leifelds fortschrittliche Umformtechnologie setzt neue Standards

Zur Vorwärmung des Materials können Anwender zwischen zwei Ausstattungsvarianten wählen: Gasbrenner oder Induktionsanlage. Nach Erwärmung der Rohrenden wird das Material eingezogen. Der Vorgang wird durch eine kontrollierte Be- und Entladung sowie einer automatisierten Programmierung abgerundet. „Mit unserer Einziehmaschine Leifeld AFC setzen wir neue Maßstäbe in der Umformtechnologie für Wasserstofftanks“, ist sich Oliver Reimann sicher, Vorstandsvorsitzender von Leifeld Metal Spinning.

Mit unserer Einziehmaschine Leifeld AFC setzen wir neue Maßstäbe in der Umformtechnologie für Wasserstofftanks.“

Oliver Reimann, CEO von Leifeld Metal Spinning

Sicherheit dank intakter Oberfläche

Wasserstofftanks stehen unter immensen Druck. Kratzer oder andere Defekte der Oberfläche wären fatal. Um das Material nicht zu beschädigen, hat sich das F&E-Team unter der Leitung von Benedikt Nillies, technischer Direktor bei Leifeld, einiges ausgedacht. Dazu gehört die Erwärmung der Rohrenden in der Maschine: „Normalerweise werden die Rohrenden durch einen Gasofen oder eine Induktionsanlage außerhalb der Maschine erwärmt“, beschreibt Nillies. Bei der anschließenden Beschickung kühlt das Bauteil allerdings ab. „Dies wollen wir verhindern“, so Nillies weiter. „Bei der AFC-Maschine werden die Rohrenden wahlweise durch eine integrierte Heizeinrichtung mit Gasbrenner oder elektrischer Induktion auf Bearbeitungstemperatur gleichmäßig erwärmt. Dabei können wir die Temperaturen mehr oder weniger exakt auf das gewünschte Temperaturniveau einstellen. Dies verhindert, dass sich Grobkorn bildet und die Festigkeit des Materials leidet.“ Valide Umformtests für Aluminiumbehälter belegen den Erfolg dieses Ansatzes.

Wasserstofftanks: Präzisionsfertigung mit Leifelds fortschrittlicher Technologie

Um die Oberfläche intakt zu halten, bietet Leifeld unterschiedliche Drückrollen an – von der einfachen Einziehrolle bis zu angetriebenen Formrollen. Die Rollen, die Leifeld selbst entwickelt und fertigt, rotieren bereits bei Kontakt mit dem Bauteil. So werden Materialaufschweißungen auf der Rolle vermieden und Defekte in der Oberfläche können gar nicht erst entstehen. Die Abstützeinrichtung wurde so konstruiert, dass sie auch bei sehr dünnen Wandstärken die Umformkräfte aufnehmen kann. Der Behälter wird formstabil und positionsgenau gehalten, sodass enge Toleranzen und Oberflächengenauigkeiten auch bei hohen Umformkräften und Umformgeschwindigkeiten erzielt werden. Die Abstützeinrichtung ist für Teile mit bis zu 6 m Länge einsetzbar.

Selbst gestufte Behälter fertigen

Der Gestaltung der Aluminiumbehälter sind keine Grenzen gesetzt. Über das Einziehen und Drückwalzen sind selbst gestufte Dimensionen realisierbar. „Die heutigen Wasserstofftanks sind zum Teil in bestehende Fahrzeugarchitekturen zu integrieren, sodass nur ein begrenzter Bauraum im Fahrzeug zur Verfügung steht. Ein Behälter könnte beispielweise so gestuft werden, dass er einen möglichst engen Bauraum einnimmt und dabei das maximal Füllvolumen aufweist. Mit dieser Innovation wollen wir einen Beitrag zur Mobilität durch Wasserstoff leisten“, betont Nillies.

Wasserstofftanks: Erweiterte Anwendungsmöglichkeiten in Schienenfahrzeugen und Flugzeugen

Wasserstofftanks werden heutzutage vorrangig in Pkw, Lkw und Bussen eingesetzt. Nillies sieht aber auch den Einsatz für Schienenfahrzeuge und Flugzeuge als realisierbar an: „Wir entwickeln den Prozess stetig weiter und haben auch schon erste Anfragen aus anderen Branchen. Zudem beschäftigen wir uns gerade mit der automatisierten Be- und Entladung, um die Maschine noch effizienter an den Materialfluss des Kunden anzupassen.“