fr.wedoany.com Rapport : L'Institut Fraunhofer pour les technologies de fabrication et les matériaux avancés IFAM (Brême, Allemagne) a achevé le projet HYTANK, développant un ensemble de technologies de fabrication et d'assemblage pour les grands réservoirs d'hydrogène liquide (LH₂) à double paroi en plastique renforcé de fibres de carbone (PRFC). Les résultats de la recherche ont été présentés au Salon aéronautique et spatial de Berlin 2026 (ILA 2026) et pourraient être utilisés dans le domaine de l'aviation zéro émission.
Le projet complet, intitulé « Développement de procédés de revêtement, d'assemblage et de montage pour la fabrication de réservoirs LH₂ en PRFC pour l'aviation zéro émission », est financé par le ministère fédéral allemand de l'Économie et de l'Énergie dans le cadre du programme LuFo VI-3, dirigé par Airbus Operations GmbH (Hambourg, Allemagne), avec des partenaires incluant Broetje-Automation GmbH (Rastede), le Centre aérospatial allemand (DLR, Cologne), l'Institut de recherche sur les fibres de Brême (Brême), FFT Produktionssysteme GmbH & Co. KG (Fulda), la Société Fraunhofer pour la promotion de la recherche appliquée et l'Université technique de Dresde.
Selon Fraunhofer IFAM, l'hydrogène liquide est un carburant candidat pour les futurs avions commerciaux, mais ses conditions de stockage sont exigeantes : le réservoir doit maintenir son intégrité structurelle et son étanchéité à -253 °C, tout en supportant des charges mécaniques et thermiques. Le matériau PRFC offre un avantage en termes de poids, mais les températures cryogéniques, les cycles de pression et l'utilisation de matériaux hétérogènes nécessitent des conceptions et des solutions de procédés sur mesure. Le consortium du projet HYTANK a relevé ces exigences à travers trois axes de recherche parallèles : le prétraitement de surface, le développement de revêtements barrières et l'assemblage automatisé.
En ce qui concerne le prétraitement de surface, l'obtention d'une adhérence fiable sur les surfaces en PRFC est difficile en raison des agents de démoulage résiduels du processus de fabrication. Le projet a évalué quatre méthodes : le sablage sous vide, le traitement par plasma à pression atmosphérique, l'irradiation par lumière ultraviolette sous vide et le traitement laser, dont trois se sont avérées fondamentalement applicables. Le choix de la méthode optimale dépend de la géométrie de la pièce, du type de matériau PRFC ainsi que du type et de la quantité d'agent de démoulage. Les procédés secs sans contact présentent des avantages spécifiques : le traitement par plasma à pression atmosphérique améliore la mouillabilité et l'adhérence sans imposer de contraintes thermiques ou mécaniques significatives au substrat ; l'irradiation par lumière ultraviolette sous vide active la surface par insertion de groupes fonctionnels polaires ; le traitement laser permet un nettoyage et une activation de surface précis.
En ce qui concerne les revêtements barrières, Fraunhofer IFAM a développé des systèmes de revêtement à base de liants polymères contenant des pigments barrières, visant à réduire la perméabilité aux gaz de la structure du réservoir en polymère, limitant la diffusion de l'hydrogène vers l'extérieur et empêchant l'entrée d'oxygène et d'humidité. Le revêtement adopte une structure en couches pour allonger le chemin de diffusion des molécules de gaz, réduisant ainsi la perméabilité. L'équipe du projet a évalué ses performances par des mesures de perméabilité, des tests de cycles cryogéniques et des analyses par microscopie électronique à balayage, et rapporte que le revêtement peut être appliqué sur des géométries complexes à l'aide de procédés de pulvérisation éprouvés, présentant un potentiel de transfert vers la production industrielle.
En ce qui concerne l'assemblage automatisé, Fraunhofer IFAM a développé une méthode de fabrication pour les réservoirs à double paroi d'environ 6 mètres de long, comprenant les coques intérieure et extérieure, la structure interne intégrée et la couche d'isolation thermique. Le projet a choisi un système d'assemblage modulaire sur axe linéaire, permettant des opérations de manutention et de connexion parallèles. L'équipe a construit une plateforme de validation avec un système de montage à déplacement linéaire et a effectué une certification métrologique pour étudier des variables clés telles que le comportement des adhésifs structuraux, les rapports de recouvrement et d'écart, ainsi que la compression des éléments de connexion. Un effecteur terminal guidé par robot avec guidage à roulettes et mécanisme à ressort a été développé pour maintenir une distance de buse constante sur les surfaces de connexion courbes lors du processus d'application automatique de colle. Après l'application de la colle, les éléments de connexion sont automatiquement positionnés et connectés via un système de rails, et des coussins chauffants sont utilisés pour accélérer le durcissement. Le rapport du projet indique que le traitement, le positionnement et le collage automatisés des grandes structures de réservoirs LH₂ en PRFC sont fondamentalement réalisables, mais que la mise en œuvre industrielle nécessite encore le développement de stratégies de gestion des tolérances, d'ajustement reproductible des écarts et de méthodes d'application de colle fiables. Les technologies développées dans le cadre du projet HYTANK pourraient également être appliquées dans les domaines maritime et des infrastructures hydrogène, en plus du secteur aéronautique.
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