Auslegung und Berechnung von Hochdruckbehältern aus Faserverbundkunststoff

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Eine grundlegende Voraussetzung für die Verbesserung der Marktposition vieler technischer Produkte ist die Leichtbauweise. In diesem Bereich bieten Faserverbundkunststoffe (FVK) ein großes Potenzial, da FVK-Bauteile im Vergleich zu Metallversionen gleiche Steifig- und Festigkeitseigenschaften aufweisen und zudem deutlich leichter ausgeführt werden können. Die allgemein bekannten Carbon-Produkte der Sportartikelindustrie, Atemgasflaschen für Feuerwehrleute sowie Rotorblätter von Windenergieanlagen sind nur einige Beispiele. Ein weiterer, wichtiger Anwendungsbereich für diese Leichtbauweise liegt im Gasantrieb von Kraftfahrzeugen. Hier kann ein entscheidender Beitrag zur Verringerung der Umweltbelastung trotz steigendem Individualverkehr geleistet werden. Wird im konventionellen Motor anstelle von herkömmlichen Kraftstoffen Gas verbrannt, wie es bereits heute für Privatkunden verfügbar ist, hat dies weniger Emissionen zur Folge (KORFF et al. 1992). Zur Erzielung eines akzeptablen Tankvolumens ist es jedoch erforderlich, die Gase an Bord des Fahrzeuges verflüssigt oder unter Druck zu speichern. Im Rahmen dieser Arbeit wird die Druckspeicherung eingehender untersucht, mit dem Ziel, zur Gewichtsreduktion des Behälters beizutragen. Eine weitere Verbesserung wird in Zukunft die Verwendung der Wasserstoffbrennstoffzelle als Antriebsquelle für Automobile mit noch drastisch weiter reduzierten Emissionen bringen (PISCHINGER 1999). Hierfür ist jedoch ein 3,5-fach höherer Betriebsdruck des Speichers erforderlich, um die Fahrzeugreichweite den bereits heute üblichen Werten anpassen zu können (BÜNGER et al. 2000). Diese Technologie befindet sich in der Entwicklung.