セボテックのファイバーパッチ配置システム、水素貯蔵容器製造で時間と材料コストを削減

出典：セボテック

セボテック（ドイツ、ミュンヘン）は、燃料電池電気自動車（FCEV）向けコンポジットベースの高圧水素貯蔵容器の製造において、材料、コスト、そして20%の時間を節約するソリューションとして、ファイバーパッチ配置システムを提示しています。

セボテックによると、水素駆動FCEVは、バッテリー駆動車と比較して短時間充填と長距離走行が可能で、電動パワートレインの性能メリットを維持しています。しかし、この技術の課題には、水素貯蔵容器構築に必要な高繊維本数と、より安価な繊維を使用したいという要望があるとセボテックは指摘します。セボテックのソリューションは、2018年にJECイノベーションアワードを受賞したSAMBAシリーズ生産システムです。

「ライナーに無限長繊維を巻き付けるのは円筒部には最適です」とセボテックのエグゼクティブVP、ネベン・マッチ博士は語ります。「しかし、ドーム部でのフィラメントワインディングは、円筒部への冗長な材料を意味し、最終製品の過剰な重量とコストにつながります。」

セボテックのソリューションは、ドーム領域にカーボンファイバーパッチを適用することです。同じ材料をパッチ形態で使用します。「パッチは、フィラメントワインディングで問題となる領域を正確にカバーするよう設計されています」とマッチ氏は説明します。第一ステップでライナーのドーム部にパッチ補強を行い、パッチ済みライナーをフィラメントワインディング工程に移すことで、ドーム領域により少ない材料と生産時間で対応できるようになります。

ドームのパッチングは、セボテックのSAMBAシリーズ生産システムで行われます。「ファイバーパッチ配置（FPP）技術は、ファイバー材料からパッチを切り出し、CAEソフトウェアARTIST STUDIOで計算された位置に個別に配置します」とマッチ氏。1台のFPPシステムで複数のワインディングマシン分の容器を補強でき、メーカーは最低20%の材料とサイクルタイム削減を実現できるとセボテックは述べています。

FPPの適用領域には、現在手作業で生産されている航空宇宙や新しいアーバンエアモビリティの多くのコンポーネントも含まれます。同社はまた、さまざまな用途に製造プロセスを合わせるための生産セル構成も概念化しています。

「自動車業界は燃料電池電気自動車に数十億ドルを投資していますが、まだごく少数の車しか走っていません。大きな課題の一つは、車両内で水素を効率的かつ安全に貯蔵することです」とセボテックCEOのトーステン・グレーネ氏。「タンク内には最大700バーの作動圧力があり、これは水素1キログラム貯蔵に対し約10キログラムのカーボンファイバーを必要とする、非常に高い比率です。」

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