Foto: RWTH Aachen
Die additive Fertigung gewinnt zunehmend an Bedeutung für den Aufbau einer nachhaltigen Wasserstoffinfrastruktur. Am Lehrstuhl Digital Additive Production (DAP) der RWTH Aachen entwickeln Forschende gemeinsam mit Partnern aus Industrie und Wissenschaft systemisch gedachte Lösungen entlang der gesamten Wasserstoff-Wertschöpfungskette. Dabei kommen digitale Designmethoden und Fertigungstechnologien wie pulverbettbasiertes Laserschmelzen (PBF-LB/M) und High-Speed Directed Energy Deposition (HS-DED) zum Einsatz.
Im Bereich der Wasserstofferzeugung liegt der Fokus auf PEM-Elektrolyseuren, deren industrielle Skalierung bislang durch hohe Materialkosten und komplexe Zellarchitekturen limitiert wird. DAP setzt auf additiv gefertigte poröse Transportlagen (PTLs), die sowohl Stofftransport als auch Stromleitung und mechanische Stabilität übernehmen. Durch die geometrische Optimierung im Rapid-Prototyping-Verfahren und funktionale Beschichtungen per Aerosol-Jet-Technik sollen Materialeinsatz und Produktionsaufwand reduziert werden – insbesondere bei kritischen Rohstoffen wie Iridium und Platin.
Für den Wasserstofftransport adressiert DAP die Herausforderungen bestehender Infrastrukturen. Klassische Stahlrohre sind gegenüber Wasserstoff anfällig für Versprödung. Die HS-DED-Technologie erlaubt das Aufbringen korrosionsbeständiger Schutzschichten im Rohrinneren, wodurch Diffusion reduziert und die Lebensdauer erhöht wird. In Zusammenarbeit mit dem Institut für Textiltechnik (ITA) entstehen zudem hybride Rohrsysteme aus faserverstärktem Kunststoff mit metallischer Innenbeschichtung, die geringes Gewicht mit hoher chemischer Beständigkeit kombinieren.
Im Bereich der Wasserstoffnutzung erforscht der Lehrstuhl neuartige industrielle Brennersysteme, die für den Betrieb mit variablen Wasserstoff-Erdgas-Gemischen ausgelegt sind. Hierbei kommen simulationsgestützte inverse Designverfahren zum Einsatz. Die resultierenden Brennerprototypen aus kupferbasierten Legierungen zeigen optimierte Flammenstabilität und thermische Belastbarkeit.
Die Aktivitäten sind Teil der Projekte Clusters4Future Hydrogen und SupplHyInno Rhineland und werden vom Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt gefördert. Ziel ist ein integriertes System für die Wasserstoffwirtschaft – technisch robust und wirtschaftlich skalierbar.
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