Der Lehrstuhl Digital Additive Production (DAP) der RWTH Aachen arbeitet gemeinsam mit Partnern aus Industrie und Forschung an innovativen Lösungen für eine zukunftsfähige Wasserstoffwirtschaft. Dabei setzen die Forschenden konsequent auf additive Fertigungstechnologien entlang der gesamten Wasserstoff-Wertschöpfungskette.
Im Zentrum steht die Entwicklung skalierbarer Zellarchitekturen für Elektrolyseure, wasserstofftauglicher Pipelines sowie industrieller Brennersysteme. Ziel ist es laut einer Pressemeldung, nachhaltige und wirtschaftlich tragfähige Technologien zu etablieren, die den Einsatz von Wasserstoff in verschiedensten Anwendungen ermöglichen und so die Energiewende entscheidend vorantreiben.
Additiv gefertigte Zellarchitekturen für effiziente Elektrolyse
Ein Schwerpunkt der Forschung liegt auf sogenannten porösen Transportstrukturen (PTLs), die in PEM-Elektrolysezellen eingesetzt werden. Diese PTLs transportieren den Wasserstoff, leiten elektrische Ladungsträger weiter und stabilisieren die Zellarchitektur. Mithilfe von Laserschmelzverfahren (PBF-LB/M) und Aerosol-Jet-Beschichtungen entwickelt das DAP PTL-Geometrien, die bei gleichzeitig reduziertem Einsatz kritischer Materialien wie Iridium und Platin eine hohe Leistungsfähigkeit versprechen.
Ziel ist es, diese Strukturen rasch vom Prototypen zur Serienfertigung zu bringen, um die Kosten der Wasserstoffproduktion nachhaltig zu senken.
Wasserstofftaugliche Pipeline-Infrastruktur mit HS-DED
Wasserstoff stellt besondere Anforderungen an Transportleitungen: Er diffundiert durch klassische Stahlrohre und verursacht Versprödung. Um bestehende Netze nachzurüsten, setzt das DAP auf das Verfahren „High-Speed Directed Energy Deposition“ (HS-DED), das eine metallische Schutzschicht auf der Innenwand der Rohre aufbringt.
Gemeinsam mit dem Institut für Textiltechnik (ITA) werden hybride Rohre aus faserverstärktem Kunststoff und Metallbeschichtung entwickelt. Diese sind leicht, korrosionsbeständig und mechanisch belastbar – eine Grundlage für skalierbare Wasserstoff-Infrastrukturen der Zukunft.
Industrielle Brennersysteme für H₂-Anwendungen im Fokus
Auch für den Einsatz von Wasserstoff in energieintensiven Industrien entwickelt das DAP neue Konzepte. Dazu zählen Brennersysteme, die flexibel mit Erdgas-Wasserstoff-Gemischen betrieben werden können. Mithilfe digitaler Zwillinge und prädiktiver Simulationen werden Flammenstabilität, Emissionen und Wärmeverteilung optimiert.
Additive Fertigung spielt auch hier eine tragende Rolle: In Rapid-Prototyping-Verfahren werden Hochtemperatur-kompatible Brennerkomponenten gefertigt, die eine breite industrielle Anwendung ermöglichen.
Additive Fertigung als Wegbereiter der Wasserstoffwirtschaft
„Die Wasserstoffwirtschaft entsteht nicht durch Insellösungen, sondern durch ein tragfähiges Gesamtsystem – vom Molekül bis zur Anwendung“, so die Forschenden. Additive Fertigungstechnologien sind laut DAP ein zentraler Enabler: Sie beschleunigen Entwicklungszyklen, ermöglichen neue Designs und reduzieren den Materialverbrauch.
Die dargestellten Entwicklungen sind Teil der Initiativen Clusters4Future Hydrogen und SupplHyInno Rheinland, gefördert durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung.