14.07.2022

Metallische Bipolarplatten: Auf dieser Anlage werden sie effizient gefertigt.

Den Wandel im Automobilmarkt von Verbrennungs- hin zu Elektromobilitätskomponenten unterstützen die zukunftsweisenden Applikationen vom Maschinenanbieter Weil Technology in den Bereichen Batterie, Wasserstoff- und E-Fuel-Technologie. Hier bietet der Anlagenbauer unter anderem Prototypenfertigung sowie für die anschließende Industrialisierung unterschiedliche Linienkonzepte für die vollautomatisierte Serienfertigung metallischer Bipolarplatten an.

Kernkompetenz von Weil Technology sind Maschinen für die Blechbearbeitung per Laserschweißen und -schneiden. Hier verfügt das Unternehmen über mehr als 30-jährige Erfahrung. Am Unternehmenssitz im südbadischen Müllheim entwickeln und fertigen rund 220 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter speziell auf Kundenanwendungen zugeschnittene Konzepte und Anlagen.

In der 2020 gegründeten unternehmenseigenen Entwicklungsabteilung werden gezielt neue Technologien und Fertigungsprozesse entwickelt und umgesetzt.

Zudem bietet das TechCenter von Weil Technology als Teil des Bereichs Entwicklung und Innovation Beratung zur schweißgerechten Bauteilauslegung, Untersuchungen zur Prozessstabilität, Entwicklung von lasergerechter Spanntechnik, Validieren von Komponenten sowie Fertigung von Prototypen und Nullserien.

 

Laserschweißen von Bipolarplatten für Brennstoffzellen und Elektrolyseure

Ein Schwerpunkt der Entwicklungsarbeit liegt derzeit im Laserschweißen von Bipolarplatten für Brennstoffzellen und Elektrolyseure: Die Bipolarplatte ist neben der MEA (Membran-Elektrolyt-Einheit) die komplizierteste und kostenintensivste Baugruppe in einem Brennstoffzellenstack oder Elektrolyseur. Sie besteht aus dünnwandigen Edelstahl- oder Titanblechen mit eingeprägten Verteiler-strukturen. Diese komplexen Strukturen aus Fließkanälen und Leitungen stellen hohe Anforderung an die Laserbearbeitung hinsichtlich Dichtigkeit, Prozesszeit und Reproduzierbarkeit. Ob im wasserstoffbasierten Elektroantrieb von Schiffen, Flugzeugen und LKW oder im stationären Betrieb von Brennstoffzellen in Elektrolyseuren, Weil Technology liefert Anlagentechnik für die Herstellung von Bipolarplatten für PEMFC/PEMEC- und SOFC/SOEC-Brennstoffzellen und -Elektrolyseure.

Bei der Fertigungslösung setzen die Entwicklungsingenieure auf innovative Laserscanner-Technologie. Das zum Patent angemeldete Schweißmodul erzielt prozesssichere Schweißgeschwindigkeiten von 1000 mm/s, für einen hohen Output bei kompaktem Bauraum. Die Anlage ist mit Werkzeugaufnahmen für Wechselwerkzeuge ausgerüstet und bietet hohe Flexibilität.

Eine weitere wichtige Rolle in der Beherrschung des Schweißprozesses spielt die geeignete automatisierte und reproduzierbare Spanntechnik, die unter anderem eine gleichmäßige Druckverteilung und perfekte Positionierung gewährleistet.


Prototypenfertigung auf der Musteranlage in Müllheim

Für die Fertigung von Kundenmustern und Kleinserien hat Weil Technology eine Prototypenanlage speziell für das Laserstrahlschweißen metallischer Bipolar-platten im hauseigenen TechCenter umgesetzt. Ob Vorvalidierung auf einem der Serie vergleichbaren Prototypenprozess oder Aufbau von Shortstacks und Stacks für Demonstration und Erprobung (bis mehrere Tausend Platten), hier werden alle Schritte der Produktion kundenspezifisch umgesetzt: vom Konturbeschnitt von Einzelplatten mittels Laser, dem Laserschweißen der Bipolarplatten, Dichtheitsprüfung über Technologiepartner ZELTWANGER sowie bis zur Konstruktion und Fertigung der Spannvorrichtung.

„Mit der Entwicklung und dem Bau einer eigenen Prototypenanlage für das Laserschweißen konnten wir eine Vorreiterrolle in der Branche einnehmen. Damit bieten wir interessierten Kunden die Möglichkeit, ihre Bipolarplatten mit der Schweiß- und Spanntechnologie unseres Serienmoduls zu validieren und schaffen beste Voraussetzungen für die bevorstehende Industrialisierung.“, so Florian Weil, Bereichsleiter Entwicklung & Innovation bei Weil Technology.


German Fuel Cell Cooperation

Da bei der Herstellung von Bipolarplatten auch das Beschichten und die finale Prüftechnik wichtige Faktoren sind, kooperiert das Unternehmen mit VON ARDENNE und ZELTWANGER: In der GERMAN FUEL CELL COOPERATION bieten alle drei Partner ihr gebündeltes Wissen für jeden Schritt in der Prozesskette – zur Fertigung maßgeschneiderter Brennstoffzellen der Zukunft, vom Metallband zum Brennstoffzellensystem.

Konkrete Vorteile für Kunden sind zum einen die hohe Prozesssicherheit mit gebündeltem Know-how für jeden Fertigungsschritt sowie die kurze Time-to-Market durch schnelle Konzept-, Angebotsabgabe und effiziente Inbetriebnahme durch vorabgestimmte Hard- und Software-Schnittstellen. Für vollautomatisierte und verkettete Produktionslinien sind die Anlagentechnik und Schnittstellen optimal abgestimmt.