أخبار ar.wedoany.com، أكمل معهد فراونهوفر لتكنولوجيا التصنيع والمواد المتقدمة (IFAM) في مدينة بريمن (ألمانيا) مشروع HYTANK، الذي طور مجموعة من تقنيات التصنيع والوصل لخزانات الهيدروجين السائل (LH₂) كبيرة الحجم مزدوجة الجدران والمصنوعة من ألياف الكربون المقواة بالبلاستيك (CFRP). وقد عُرضت نتائج الأبحاث في معرض برلين الدولي للفضاء (ILA 2026)، ومن المتوقع أن تُستخدم في مجال الطيران الخالي من الانبعاثات.

يحمل المشروع الاسم الكامل "تطوير عمليات الطلاء والوصل والتجميع لتصنيع خزانات الهيدروجين السائل من ألياف الكربون المقواة بالبلاستيك للطيران الخالي من الانبعاثات"، وقد تم تمويله من قبل الوزارة الاتحادية للشؤون الاقتصادية والطاقة الألمانية ضمن برنامج LuFo VI-3. يتولى قيادة المشروع شركة إيرباص للعمليات المحدودة (هامبورغ، ألمانيا)، ويضم شركاء من بينهم شركة Broetje-Automation GmbH (راستيده)، ومركز الطيران والفضاء الألماني (DLR، كولونيا)، ومعهد أبحاث الألياف في بريمن (بريمن)، وشركة FFT Produktionssysteme GmbH & Co. KG (فولدا)، وجمعية فراونهوفر للبحوث التطبيقية، وجامعة دريسدن للتكنولوجيا.

وفقًا لمعهد فراونهوفر IFAM، يُعد الهيدروجين السائل وقودًا دافعًا محتملاً للطائرات التجارية المستقبلية، إلا أن ظروف تخزينه صعبة للغاية: إذ يجب أن تحافظ الخزانات على سلامتها الهيكلية وإحكام إغلاقها عند درجة حرارة -253 درجة مئوية، مع تحمل الأحمال الميكانيكية والحرارية. توفر مواد CFRP ميزة الوزن الخفيف، ولكن البيئة منخفضة الحرارة، ودورات الضغط، واستخدام مواد غير متجانسة تتطلب تصميمات وعمليات مخصصة. عالج اتحاد مشروع HYTANK هذه المتطلبات من خلال ثلاثة محاور بحثية متوازية: المعالجة السطحية الأولية، وتطوير الطلاءات العازلة، والتجميع الآلي.

في مجال المعالجة السطحية الأولية، يواجه تحقيق الالتصاق الموثوق به على أسطح CFRP صعوبات بسبب بقايا عوامل تحرير القوالب أثناء التصنيع. قام المشروع بتقييم أربع طرق: السفع الرملي بالتفريغ، والمعالجة بالبلازما تحت الضغط الجوي، والتعرض للأشعة فوق البنفسجية في الفراغ، والمعالجة بالليزر. أثبتت ثلاث من هذه الطرق ملاءمتها الأساسية. يعتمد اختيار الطريقة المثلى على هندسة القطعة، ونوع مادة CFRP، ونوع وكمية عامل تحرير القالب. أظهرت العمليات الجافة غير التلامسية مزايا محددة: فالمعالجة بالبلازما تحت الضغط الجوي تحسن قابلية التبلل والالتصاق دون إحداث إجهاد حراري أو ميكانيكي كبير للركيزة؛ ويعمل التعرض للأشعة فوق البنفسجية في الفراغ على تنشيط السطح من خلال إدخال مجموعات وظيفية قطبية؛ بينما تتيح المعالجة بالليزر تنظيفًا وتنشيطًا دقيقين للسطح.

في مجال الطلاءات العازلة، طور معهد فراونهوفر IFAM نظام طلاء يعتمد على مواد رابطة بوليمرية تحتوي على أصباغ عازلة، بهدف تقليل نفاذية الغاز لهيكل الخزان البوليمري، والحد من تسرب الهيدروجين إلى الخارج ومنع دخول الأكسجين والرطوبة. يُستخدم هيكل طبقي للطلاء لإطالة مسار انتشار جزيئات الغاز، مما يقلل من معدل النفاذية. قام فريق المشروع بتقييم أداء الطلاء من خلال قياسات النفاذية، واختبارات الدوران الحراري، والتحليل باستخدام المجهر الإلكتروني الماسح. وأفاد الفريق بإمكانية تطبيق الطلاء على الأشكال الهندسية المعقدة باستخدام تقنيات الرش التقليدية، مما يتيح إمكانية النقل إلى الإنتاج الصناعي.

في مجال التجميع الآلي، طور معهد فراونهوفر IFAM طريقة تصنيع لخزانات مزدوجة الجدران يبلغ طولها حوالي 6 أمتار، وتتضمن غلاف الخزان الداخلي والخارجي، وهياكل داخلية مدمجة، وطبقة عازلة حرارية. تم اختيار نظام تجميع معياري على محور خطي، يتيح عمليات المناولة والوصل المتوازية. قام الفريق ببناء منصة تحقق مزودة بنظام تركيب متحرك خطي وأجرى اعتمادًا قياسيًا، لدراسة المتغيرات الرئيسية مثل سلوك المواد اللاصقة الهيكلية، ونسبة التداخل والفجوة، وضغط عناصر الوصل. تم تطوير أداة نهاية موجهة بواسطة روبوت ومزودة بعجلات توجيه وآلية زنبركية، للحفاظ على مسافة فوهة ثابتة على أسطح الوصل المنحنية أثناء عملية وضع المادة اللاصقة الآلي. بعد وضع المادة اللاصقة، يتم وضع عناصر الوصل وتوصيلها تلقائيًا عبر نظام سكك، ويتم تسريع عملية المعالجة باستخدام وسادات تدفئة. يشير تقرير المشروع إلى أن عمليات التصنيع الآلي، والتحديد الموضعي، واللصق لهياكل خزانات CFRP الكبيرة للهيدروجين السائل ممكنة من حيث المبدأ، إلا أن التنفيذ الصناعي لا يزال يتطلب مزيدًا من التطوير لاستراتيجيات إدارة التفاوتات، وضبط الفجوات القابل للتكرار، وطرق وضع المادة اللاصقة الموثوقة من حيث العملية. بالإضافة إلى مجال الطيران، يمكن تطبيق التقنيات التي طورها مشروع HYTANK في مجالات مثل السفن والبنية التحتية للهيدروجين البنية التحتية.

تم إعداد هذا المقال بواسطة Wedoany. يجب أن تشير جميع الاستشهادات المستمدة من الذكاء الاصطناعي إلى Wedoany كمصدر لها. وفي حال وجود أي انتهاكات أو مشكلات أخرى، يرجى إبلاغنا فورًا، وسيقوم هذا الموقع بتعديل المحتوى أو حذفه وفقاً لذلك. البريد الإلكتروني: news@wedoany.com