Lebensdauerkonzepte für Wasserstoffanwendungen

Wir forschen an Methoden und Lösungen, um die Ressourceneffizienz von Bauteilen der Wasserstoff-Infrastruktur zu gewährleisten und zu verbessern. Für unsere Auftraggeber bestimmen wir Werkstoffkennwerte unter realen Einsatzbedingungen, betreiben Schadensanalytik bei wasserstoff-induziertem Bauteilversagen erstellen Lebensdauervorhersagen und entwickeln Designrichtlinien für Bauteile unter Wasserstoff.

In unserem integrierten Labor stellen wir mit experimenteller Charakterisierung in Kombination mit Multiskalensimulation durchgängige Bewertungsketten von Werkstoffproben in verschiedenen Größenordnungen bis zum Bauteil dar. Wir betrachten Wasserstoff als reinen Stoff aber auch in feuchter Umgebung, als Bestandteil von Ammoniak oder in seinem Ursprung aus anderen Medien.

Unsere Anwendungsfelder

In den Anwendungsfeldern fassen wir werkstofftechnologische Herausforderungen von Industrieunternehmen zusammen, bei deren Bewältigung unsere Expertise einen besonders guten Beitrag leisten und einen echten Kundennutzen schaffen kann. Hier können wir unsere Stärken am besten ausspielen. Auf die damit verbundenen werkstofftechnologischen Fragen können wir die besten Antworten geben kann.

FuE-Leistungen zur Lebensdauerkonzepte für Wasserstoffanwendungen

Ermittlung von Werkstoffkennwerten unter realen Einsatzbedingungen

Die für Ihre Lebensdauervorhersage erforderlichen Werkstoffkennwerte in Hochdruckwasserstoff bestimmen wir mit unseren Prüfeinrichtungen unter von niedrigen bis sehr hohen Wasserstoffdruck- und sehr tiefen bis sehr hohen Temperaturbedingungen.

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Wechselwirkungen zwischen Wasserstoff und komplexen metallischen Strukturen aufklären

Wir untersuchen die Wechselwirkungen zwischen Wasserstoff und Metallen, um die Mechanismen zu verstehen und berechenbar zu machen. So können wir unsere Projektpartner bei der Entwicklung von Wasserstoffbarriereschichten, der Optimierung von Fertigungsprozessen und der Auslegung von Komponenten für Wasserstoffanwendungen unterstützen.

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Entwicklung von Modellen zur Vorhersage der Lebensdauer

Unser Ziel ist, die Ressourceneffizienz bei der Konstruktion von Bauteilen in der gesamten Wasserstoff-Wertschöpfungskette zu steigern. Dazu entwickeln wir empirische Modelle und physikalische Modelle weiter, um die Genauigkeit der Lebensdauervorhersage zu erhöhen. Wir simulieren den Einfluss von Wasserstoff auf die Materialeigenschaften unterschiedlicher Größenskalen – von der atomaren Skala, über die Mesoskala (Gefügebestandteile) bis zur Bauteilebene. Daraus leiten wir Erkenntnisse ab, wie Wasserstoff die Rissentstehung und den Rissfortschritt konkreter Bauteile im Einsatz beeinflusst.

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Entwicklung kostengünstiger Prüfmethoden

Für die wirtschaftliche Charakterisierung von Werkstoffen im Kontakt mit Wasserstoff entwickeln wir Wasserstoff-Prüfsysteme in verschiedenen Dimensionen, mit denen wir die in unterschiedlichen Anwendungen auftretenden Belastungssituationen zielgerichtet und praxisnah abbilden können.

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• Wir betreiben Werkstoffcharakterisierung unter Wasserstoffeinfluss je nach Anwendungsfall an mikro-, meso- und makroskaligen Proben, um schadensrelevante Einflüsse auf ihr Bauteil zu ermitteln.
• Wie kombinieren Experiment, Simulation und Analytik, um zielgerichtet lokale Werkstoffeigenschaften zu detektieren und damit Spielraum für werkstofftechnische Optimierungen zu schaffen.
• Wir konstruieren und bauen maßgeschneiderte Versuchsaufbauten, um kundenspezifisch Werkstoffeigenschaften in Wechselwirkung mit Wasserstoff und besonderen Einsatzbedingungen zu ermitteln.
• Wir haben eine umfassende Expertise im Umgang mit Normen, deren Anwendung und Weiterentwicklung. Mit diesem Wissen helfen wir dabei die dafür passenden Materialparameter zu ermitteln und ihre Konstruktion auszulegen.
• Wie erforschen die Entstehung von Wasserstoff in Fertigungsverfahren und den Umgang damit, um konkrete Abhilfemaßnahmen gegen eine Wasserstoffversprödung abzuleiten.
• Wir erstellen Lebensdauerkonzepte für Wasserstoffanwendungen, um rechnerisch Schädigungsphänomene aufzuklären und computer-gestützte Maßnahmen abzuleiten, um die Lebensdauer ihrer Komponenten zu erhöhen.
• Mehrere Gruppen im Fraunhofer IWM arbeiten an werkstofftechnologischen Herausforderungen in Wasserstofftechnologien. Wir stellen das passende Team für Ihre Fragestellung zusammen.
  • Wir bestimmen lokale mechanische Eigenschaften bestimmen und untersuchen das lokale Schädigungsverhalten an Defekten wie Korngrenzen. Dazu entnehmen wir meso- und mikromechanische Proben, z.B. aus Schweißnähten und testen diese in einem Wasserstoffautoklaven bei bis zu 100 bar Druck.
  • Wir betreiben Wasserstofftribologie und untersuchen den Einfluss von Wasserstoff auf Lager und Dichtungen in Tribosystemen.
  • Wir entwickeln Wasserstoffbarriereschichten und messen die Wasserstoffpermeation.
  • Wir zeigen wie Richtlinien zum Ermüdungsverhalten und zur Bruchmechanik im Wasserstoffumfeld eingesetzt und erweitert werden müssen.
  • Wir entwickeln und nutzen Atomistische Modelle, um das Verhalten von Wasserstoff auf atomarer Ebene im Werkstoff zu untersuchen. zusammen.

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