Das mehr als 100 Jahre alte Sondermaschinenbau-Unternehmen Graebener Maschinentechnik ist Spezialist für die Entwicklung von kundenindividuell gefertigten Anlagen. Mit ihrem Geschäftsbereich Graebener Bipolar Plate Technologies sind die Siegerländer bereits 2003 in den Wasserstoffmarkt eingestiegen und haben sich seither weltweit einen Namen gemacht. Im Fokus der Tätigkeiten von Graebener Bipolar Plate Technologies steht die Entwicklung von Technologien und Anlagen für die Fertigung von Brennstoffzellen- und Elektrolysekomponenten, wie der metallischen Bipolarplatte. Als neueste Entwicklung hat Graebener jetzt eine Presse vorgestellt, die im Herstellungsprozess von alkalischen Elektrolyseuren zum Einsatz kommen soll.

Das Herzstück eines jeden Elektrolyseurs ist sein Stack, der aus zu Hunderten übereinandergestapelter Einzel- oder Bipolarplatten besteht. Innerhalb dieser Stacks erfolgt die eigentliche Umwandlung von elektrischer Energie in Wasserstoff. Die jetzt entwickelte Anlage unterstützt die technische Prüfung von Elektrolyse-Stacks am Ende deren Fertigungsprozesses: Der aus einer Vielzahl an Platten bestehende, vormontierte Stack wird zunächst in die Maschine eingefahren und dort auf eine definierte Höhe zusammengedrückt, bis innerhalb des Stacks ein bestimmter Druck erreicht ist. Dieser Druck muss dann unverändert über mehrere Stunden aufrechterhalten werden. In dieser Zeit wird der Stack kundenseitig und mit Hilfe weiterer Verfahren allen notwendigen technischen Prüfungen unterzogen. Diese sind nötig, um seine volle Funktionsfähigkeit zu bestätigen. Sobald die Tests abgeschlossen sind, wird der Stack mittels Zugankern oder Bändern final montiert und der fertige Stack entnommen.

Graebeners Stack-Presse verfügt über eine Kraft von 800 Tonnen und kann Stacks mit einer maximalen Höhe von rund drei Metern, einem maximalen Durchmesser von 1,60 Metern und einem Gewicht von bis zu 12 Tonnen je Stack aufnehmen. Um während des Betriebs Montagearbeiten bei maximaler Sicherheit gewährleisten zu können, wurde bewusst auf einen hydraulischen Antrieb verzichtet. Stattdessen erfolgt das Zusammendrücken des Stacks innerhalb der Presse mittels sechs servomotorisch angetriebener Spindeleinheiten. Diese werden im Gleichlaufverfahren betrieben und ermöglichen damit eine besonders homogene Komprimierung des Stacks. Die maximale Presskraft je Spindeleinheit beträgt 150 Tonnen.

Die größte Herausforderung bestand jedoch in der Kompensation von herstellungsbedingten Stacktoleranzen. Diese sind unvermeidbar, lösen beim Zusammendrücken des Stacks aber Querkräfte aus, die wiederum zur Beschädigung des Stacks führen können. Um diese auszuschließen und eine gleichmäßige Druckverteilung innerhalb des Stacks aufzubauen, müssen diese Querkräfte während des Zusammendrückens des Stacks stetig ausgeglichen werden. Dies erfolgt bei Graebeners Stack-Presse über Kurzhubzylinder, die unter den sechs Spindelhubelementen sitzen und eine gleichmäßige Druckverteilung ermöglichen.