Bipolarplatten sind eine Schlüsselkomponente von Elektrolyseuren und Brennstoffzellen, die für viele Wasserstoffsysteme benötigt werden. Das Problem: Derzeit verhindert die teure Herstellung der Bipolarplatten die Anwendung der Wasserstofftechnologie und somit beispielsweise den breiten und kostengünstigen Einsatz von Brennstoffzellenautos mit Wasserstoffantrieb. Erst durch eine günstigere Serienfertigung der Kernkomponente kann dieses Potenzial gehoben werden. Einen wichtigen Schritt in Richtung Kostensenkung und Massenproduktion von Bipolarplatten macht das Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU mit einer neuartigen Anlage zum Hohlprägewalzen: der BPPflexRoll

Die Ursachen für die hohen Kosten der metallischen BPP liegen unter anderem in der diskontinuierlichen Batch-Fertigung. Mit der neu entwickelten Technologie wird die Struktur der Bipolarplatte mit Hilfe eines Walzenpaars geprägt, durch welches das dazwischen eingespannte, hauchdünne Metallband kontinuierlich läuft.

Hauptvorteil dieses Verfahrens ist die hohe Prozessgeschwindigkeit, die zu einer substanziellen Steigerung der Stückzahlausbringung, Skaleneffekten und schließlich zu einer deutlichen Reduktion der Kosten führt. Ein weiterer Vorteil der Anlage liegt in ihrer Flexibilität: Die Anzahl der erforderlichen Walzensätze lässt sich in Abhängigkeit der Bipolarplattengeometrie individuell anpassen.

Nachhaltigkeit

Da die Walzen zum Ausformen der Strömungskanäle mit dem Werkstück annähernd nur einen Linienkontakt haben, können die Prozesskräfte durch die schrittweise Umformung im Vergleich zum konventionellen Hohlprägen durchschnittlich um den Faktor 10 reduziert werden. Dies führt zu einer kleineren, kostengünstigeren Anlagentechnik. Ein weiterer Vorteil der Anlage liegt in ihrer Flexibilität: Die Anzahl der erforderlichen Walzensätze lässt sich in Abhängigkeit der Bipolarplattengeometrie individuell anpassen.

Zukunftsausblick

Die neue Anlage ist ein wichtiger Schritt in Richtung kognitiver Umformmaschinen, die sich mittels Sensorik und intelligenter Algorithmen selbst überwachen und steuern können. Die BPPflexRoll kann vielfältig zum Walzen dünner Bleche mit hoher Genauigkeitsanforderung eingesetzt werden. Sie steht beispielhaft für eine neue Generation digitaler Maschinentechnik, in der Softwarelösungen Produktionsdaten zur Hardwaresteuerung nutzbar machen (Smart Systems) – mit dem Ziel möglichst geschlossener Regelkreise.