Ausgangspunkt / Motivation

Die europäische Luftfahrtindustrie steht vor der ambitionierten Aufgabe, bis 2050 vollständig auf CO2-neutrale Flugtechnologien für alle Flüge ab EU-Flughäfen umzustellen. Wasserstoffantriebe gelten hierbei als Schlüsseltechnologie, wobei flüssiger Wasserstoff (LH2) aufgrund seiner hohen Energiedichte die vielversprechendste Option darstellt.

Die technologische Herausforderung liegt jedoch in der extrem anspruchsvollen kryogenen Speicherung. Aktuelle Tanksysteme sind oft zu schwer oder nutzen kostspielige Materialien. Um Wasserstoffflugzeuge marktfähig zu machen, müssen leichtere, effizientere und sicherere Tanks entwickelt werden, die zudem ressourcenschonend und kostengünstig gefertigt werden können.

Ziele

• Steigerung der gravimetrischen Effizienz (Anteil des nutzbaren Wasserstoffs an der Gesamtmasse des Tanks) von Aluminium-LH2-Tanks von 28 % auf 35 %
• Vertiefung des Verständnisses sicherheitskritischer Betriebszustände durch fortschrittliche Simulationen
• Entwicklung von Know-how zur ressourcenschonenden Fertigung von Leichtbau-Tankkomponenten wie Cold Box und Ventilen

Inhalt

AUTARK konzentriert sich auf den Ersatz von schwerem Edelstahl durch hochfeste Aluminiumlegierungen in zentralen Systemkomponenten wie Innentanks, Ventilen und Sicherheitssystemen. Ein wesentlicher Teil des Projekts ist die Erforschung mechanischer Materialkennwerte bei extrem Temperaturen von bis zu 20 Kelvin, um die Festigkeit unter realen Einsatzbedingungen zu garantieren.

Zudem werden kritische Sicherheitsaspekte wie die kontrollierte Entlüftung von gasförmigem Wasserstoff und die Vermeidung von Vereisung in den Leitungen experimentell untersucht. Durch die Schließung dieser Datenlücken bildet das Projekt die wissenschaftliche Grundlage für zukünftige Demonstrationsprojekte in der zivilen Luftfahrt.

Methodik/Vorgehensweise

Das Konsortium setzt auf einen integrativen Ansatz aus moderner Fertigungstechnik und präziser Simulation. Zum Einsatz kommen innovative Verfahren wie Blechumformung, spezielle Schweißtechniken und drahtbasiertes Additive Manufacturing (WAAM) für spezielle Aluminiumlegierungen.

Parallel dazu werden statische und transiente Simulationsmodelle entwickelt, um die thermomechanische Belastung der Strukturen während des Flugbetriebs vorherzusagen. Die Validierung dieser Modelle erfolgt durch umfangreiche experimentelle Tests auf Komponenten- und Baugruppenebene, wobei reale Messdaten zur Kalibrierung der digitalen Zwillinge genutzt werden, um höchste Zuverlässigkeit und Gewichtsoptimierung zu erreichen.

Erwartete Ergebnisse

• Etablierung einer nationalen Technologiebasis für ultraleichte Flüssigwasserstofftanks
• Validierte Simulationsmodelle zur sicheren Handhabung von kryogenem Wasserstoff
• Ressourcenschonende Fertigungsmethoden für komplexe Luftfahrtkomponenten
• Bereitstellung eines hocheffizienten, doppelwandigen und vakuumisolierten Aluminium-Tanksystems für die wasserstoffbasierte Luftfahrt.

Projektkoordination

LKR Leichtmetallkompetenzzentrum Ranshofen

Projektpartner:innen

• TEST-FUCHS
• Pegasus Research & Development
• MAGNA STEYR Fahrzeugtechnik
• HyCentA
• TEST-FUCHS Aerospace Systems
• Aerospace & Advanced Composites
• AIT Austrian Institute of Technology

Leichtmetallkompetenzzentrum Ranshofen GmbH
Industrieparkstraße 6
A-5282 Neukirchen an der Enknach