Das Fraunhofer IWM und das National Institute of Standards and Technology (NIST) haben das gemeinsame Forschungsprojekt HyLife gestartet. Es soll ein physikalisch basiertes Modell zur Lebensdauerprognose von Werkstoffen entwickeln, die in Kontakt mit gasförmigem Wasserstoff stehen. Das Projekt läuft bis 2028 und wird im Rahmen des Fraunhofer-Förderprogramms ICON unterstützt.
Ziel ist es, die aufwendige und langwierige Qualifizierung von Materialien für Wasserstoffinfrastrukturen zu verkürzen. Derzeit dauert die Zulassung neuer Werkstoffe oft mehrere Jahre. Viele Komponenten werden aus Sicherheitsgründen überdimensioniert oder müssen umfangreiche mechanische Prüfungen durchlaufen. HyLife soll hier Abhilfe schaffen.
Modell soll Rissbildung auf Mikroebene vorhersagen
Kern des Projekts ist ein Vorhersagemodell, das die Schädigung von Stahlteilen mit Schweißnähten unter Wasserstoffeinfluss auf Basis ihrer Mikrostruktur und physikalischer Kenndaten prognostiziert. Damit könnten künftig weniger aufwendige Tests zur Rissbildung und -ausbreitung erforderlich sein. Das würde nicht nur die Produktionskosten senken, sondern auch Innovationszyklen verkürzen.
Zur Entwicklung des Modells bringt das Fraunhofer IWM eine Mikroproben-Prüftechnik zur Bestimmung von Bruchzähigkeit und Risswachstum ein. Die Ergebnisse werden mit Hochdurchsatz-Ermüdungstests des NIST auf Makroskala abgeglichen. Ergänzend analysieren die Partner die Dekohäsion an mechanisch belasteten Korngrenzen, um lokale Schädigungsmechanismen besser zu verstehen.
Anwendung in internationalen Normen geplant
Das Modell soll nach Projektabschluss direkt in die Normen ASME B31.12 und ISO 11114-4 einfließen, die weltweit für die Auslegung von Bauteilen in Wasserstoffsystemen relevant sind. Damit könnte HyLife einen Beitrag zur Standardisierung und zur Sicherheit von Wasserstoffinfrastrukturen leisten.
Das Fraunhofer IWM ist auf die Analyse von Schädigungsmechanismen in Werkstoffen spezialisiert und verfügt über Erfahrung in der Modellierung auf der Mikroskala. Das NIST bringt seine Expertise in Hochdurchsatztests und Normungsarbeit ein. Die Fatigue and Fracture Group des NIST gilt als führend bei Ermüdungstests in Wasserstoffumgebungen.
