AFPT 公司的新型儲罐纏繞頭（VWH）與多預浸帶鋪放頭（MTLH）相結合，高速、高質量制造儲氫罐。

圓頂鋼筋。

對壓力容器的需求越來越大，尤其是用于儲存氫 氣的壓力容器，其中許多是復合材料的。有兩種技術特別適合開發熱塑性復合材料壓力容器：預浸帶纏繞和預浸帶鋪放（自動鋪絲-AFP）。AFPT（德國 Dörth）開發了一種新的激光輔助繞帶（LATW- laserassisted tape winding）頭，雖然通常是單獨的工藝，但它可 以同時提供這兩種功能。 據該公司介紹，預浸帶纏繞和預浸預浸帶放置的結合提供了幾種新的可能性：

• 壓力容器圓頂的局部加固能夠減少圓柱形部分 的壁厚。這將減少預浸帶的消耗、制造時間和容器的重量。
• 在不使用襯管的情況下生產壓力容器（V 型）。金屬工具可以用來建造帶有局部加固的 容器的兩個半殼。脫模后，將兩半焊接在一 起，并通過預浸帶纏繞進行加固。
• 優化的工藝鏈/工藝流程。添加了即時和即時剪 切功能，使用戶可以自動停止和啟動流程。這可以節省啟動和預浸帶交換的時間，從而減少 制造時間和勞動力成本。

然而，將纏繞和鋪放結合在一個工具中是具有挑 戰性的，因為必須同時滿足幾個要求。例如，纏繞/鋪 放頭必須非常緊湊和狹窄，以避免頭和纏繞軸之間的碰撞。需要高生產率，即高激光功率，以便能夠在>60米/分鐘的卷繞速度和>25米/分鐘在飛和在動態和動態切割（on-the-fly and cut-on-the-fly）下使用非常長、相對 寬和厚的帶。此外，有必要考慮機器人/運動學系統在高卷繞速度下的編程和實際運動之間的偏差補償（偏差以及位置和速度）、具有有限維護間隔的穩健工業設計以及更復雜的卷繞和放置程序的離線編程等因素。

AFPT表示，其兩個經過驗證的概念已經成功滿足 了所有這些要求：具有多預浸帶鋪放頭（MTLH-multiple tape laying head）的容器纏繞頭（VWH-vessel winding head）。該機器概念還包括一個外部預浸帶供應器，允許使用重量高達100公斤的煎餅或橫向卷軸。新的機器概念適 合研發，并且可以使用更快的CNC運動學系統進行批量生產。 AFPT 還開發了自己的編程軟件，用于生成用于纏繞和加固的測地線和非測地線路徑。

AFPT的聯合創始人兼聯合董事總經理Coert Kok表示： “激光輔助繞帶（LATW- laser-assisted tape winding）頭在預浸帶纏繞和預浸帶放置方面的改進力，使探索 各種新型罐式和罐式設計成為可能。 ” 。

注：原文見，《 AFPT combines tape winding, placement into one tool 》 2023．9．14

楊超凡 2023.10.15

激光纏繞/焊接將幫助為期三年的項目開發基于集裝箱的低溫液氫跨行業運輸/供應裝置，旨在通過演示器制造和測試實現TRL5。

LeiWaCo 項目合作伙伴公司纏繞熱塑性復合材料儲罐

圖片來源：LeiWaCo（左上）和 AFPT（右下）。

AFPT（德國 Dörth）是自動鋪絲（AFP）、激光輔助預浸帶纏繞（LATW-）和焊接設備和技術的供應 商，正在參與由德國政府資 助、空中客車公司復合材料技術中心（CTC，德國斯塔德）領導的為期三年的LeiWaCo項目。

LeiWaCo項目始于 2022 年 11 月，旨在幫助航空 和其他運輸應用中用作液氫（LH2）罐的熱塑性復合材 料壓力容器的經濟批量生產。德國財團的合作伙伴包括：

• AFPT（Dörth）
• ARGO ANLEG（威塞爾）
• CompriseTec（漢堡）
• CTC 復合材料技術中心（Stade）
• DLR–Insitut SY（Stade）
• DLR–研究所 RY（不來梅）
• eCap Marine（漢堡）
• 不來梅學院（FIBRE，不來梅）
• 西北大學（FHNW，Münchenstein，瑞士）
• IDVA（布雷斯高河畔弗賴堡）
• Schunk（Lauffen am Neckar）
• Suprem（Yverdon les Bains，瑞士）
• Teijin Carbon Europe（伍珀塔爾）

 

LeiWaCo 項目描述

在enArgus.de的項目描述中，LeiWaCo將開發一 種由纖維增強復合材料制成的具有成本效益和高強度 的輕型儲罐，用于儲存LH2，目的是將其以集裝箱運輸和供應單元的形式用于新的跨行業物流解決方案。

該項目的跨行業聯盟也在考慮將已開發的儲罐技 術應用于航空、海運、公路和鐵路運輸。

主要挑戰之一是LH2必須在低溫下儲存，以防止在-253°C的沸點下蒸發成氣體。這一挑戰的一部分是 對非常小的H2分子的滲透提供足夠的阻力，這是一個關鍵的性能要求，由于所需的低溫，材料中的熱誘導微裂紋可能會削弱這一要求。LeiWaCo項目旨在通過 一種新的方法來防止這種情況：將熱塑性材料的使用與薄膜技術的應用相結合。為此，該項目將開發新的 設計和計算方法、新的半成品和材料測試以及相應的制造技術和測試方法。

LeiWaCo項目合作伙伴公司

LeiWaCo項目將包括整個價值鏈，并使用演示器驗 證其技術，演示器將在代表運營環境的設置中進行測試， 以證明基本技術要素。這對應于TRL 5的技術準備水平，并將包括熱塑性復合材料LH2壓力容器的適當生產技術和測試方法。

AFPT 捐款

AFPT 參與了許多行業項目，包括用于LATW的集成質量檢測的 TopTape、用于大型客機的Clean Sky Sonaca機翼襟翼、用于重復使用/回收絲束的Maremo、 用于增材層制造（ALM-additive layer manufacturing）的Comet、 用于金屬與熱塑性復合材料的3D連接的 COMMION等。

AFPT創始人兼董事總經理之一 Patrick Kölzer 表 示： “AFPT 開發的激光焊接技術提供了熱塑性復合材 料的精確加工，確保了高質量和高效率的生產。 ” 。 “通過將我們的技術與輕量化行業的其他領先技術相結合， LeiWaCo 項目將實現氫罐的經濟批量生產，這對能源轉 型和實現可持續發展目標至關重要。我們很自豪能為這 一重要項目做出貢獻，并繼續開發優化生產的創新解決 方案氫罐和其他輕質部件。 ”

這一貢獻的一部分是AFPT對熱塑性復合材料的 激光支持加工，該加工能夠耦合熱像儀和數據分析，為生產符合嚴格行業標準的高質量熱塑性組件提供在線 過程控制。這確保了滿足航空航天和其他運輸應用中壓力容器所需的可靠性和安全性。除了這些行業，AFPT聲稱其技術還可以有效生產用于工業應用以及體育用 品和消費品的大量熱塑性復合材料部件。

注：原文見，《 AFPT participates in LeiWaCo project for economic production of thermoplastic composite hydrogen tanks 》

2023.5.26 楊超凡 2023.10.15

用纖維貼片加固凸臺區域的IV型罐剖面圖

2022 巴黎復材展會上， CIKONI 公司（德國斯圖 加特）和纖維貼片（FPP- fiber patch placement）技術供應商 Cevotec（德國 Unterhaching）展示的 IV 型壓縮氣罐的剖面圖，該項目通過在罐凸臺圓頂上使用FPP加固來減少冗余的整個罐繞組，證明了至少節省 15%的材料。

 

《 JEC World 2022, Part 1: Highlights in sustainable, digital, industrialized composites 》