Projekt MAKE: Untersuchungen von gasdicht beschichteten, tapegelegten Thermoplasten CF-PEEK und CF-PPS auf LH2-Permeabilität und Festigkeit in Hinblick auf eine Wandung eines kryogenen LH2 Tanks

Abstract

Das Projekt „MAKE“ verläuft parallel zu dem DLR-Projekt „Procomp“. In Procomp beschäftigte man sich nach einer Änderung des Zielbauteils innerhalb Prcomp (CFK Booster) hin zu Vorarbeiten für eine kryogene thermoplastische CFK-Oberstufe (kryogener CFK Tank). Grundsätzlich besteht bei einem kryogenen CFK-Tank das Problem der Dichtungsfähigkeit gegenüber flüssigem Wasserstoff und Sauerstoff. Im Projekt MAKE möchte man genau diese Eignung von thermoplatisch tapegelegtem CFK sowie Oberflächenversiegelungs-Varianten gegenüber Wasserstoffdichtigkeit in einem ersten Schritt untersuchen. Dazu wurden tapegelegte Platten aus thermoplastischem CF-PEEK und CF-PPS mit einem Tapeleger-Roboter hergestellt und die Oberfläche auf möglichst kleines Spaltmaß zwischen den Tape-Bändern optimiert. Um die Güte der Platten festzuhalten wurden Festigkeitsuntersuchungen an diesen durchgeführt. Aus diesen Platten wurden sowohl reine CFK Proben wie auch beschichtete Proben hergestellt. Die Beschichtung bestand dabei aus galvanisch aufgetragenem Nickel sowie auch Thermoplastischem Elastomer (TPE). Für beide Materialien mussten Verfahren zur Vorbehandlung entwickelt werden. Die Verbindungsfähigkeit hat sich dabei als sehr gut erwiesen wenn die Fasern an der Oberfläche frei waren und sich sowohl das Nickel wie auch das TPE direkt an die Fasern binden konnten. Abschließend wurde mittels einem Leckage-Prüfstand die Dichtigkeit gemessen. Allerdings wurde aus Sicherheitsgründen anstatt Wasserstoff das Edelgas Helium als Durchfluss-Medium verwendet.