Herstelltechnik fur Brennstoffzellen: vom Handwerk zu robotergestutzten Fertigungsverfahren

摘要

Polymer Elektrolytmembran Brennstoffzellen (PEFC) Stacks werden heute uberwiegend handwerklich in kleinen Stuckzahlen hergestellt. Zwar wurden die Herstelltechniken fur die Einzelkomponenten wie Membran-Elektroden-Anordnungen (MEA), Bipolarplatten, Gasdiffusionslagen (GDL) etc. mehr und mehr automatisiert und industrialisiert. Dennoch sind sie wegen schneller Entwicklungsfortschritte und fehlender Standards noch nicht fur nachfolgende Montageprozesse optimiert. Die handwerkliche Einzelfertigung erweist sich vor dem Hintergrund sich schnell andernder Designs und kleiner Stuckzahlen gegenuber automatisierten Prozessen als vorteilhaft. Brennstoffzellenstacks bestehen aus einer Vielzahl sich zellweise wiederholender Teilen, die mediendicht und elektrisch leitfahig gefugt werden. Hieraus ergeben sich hohe Anforderungen an die Fertigungstoleranzen der einzelnen Komponenten sowie die Positioniergenauigkeit wahrend der nachfolgenden Fugeprozesse. Handische Montageprozesse, bei denen eine Vielzahl gleicher Teile mit hohen Prazisionsanforderungen gehandhabt werden mussen, sind vor diesem Hintergrund fehleranfallig. Eine weitere Herausforderung ergibt sich aus dem Umstand, dass wahrend der Stackmontage Teile mit stark unterschiedlicher Steifigkeit gehandhabt werden mussen. Wahrend das Positionieren und Fugen von Teilen unterschiedlicher Haptik bei handwerklicher Fertigung gut beherrschbar ist, erfordert der Einsatz von Fertigungsautomaten die Entwicklung spezifischer Greifer. In diesem Beitrag werden zwei unterschiedliche Konzepte zur Stackmontage vorgestellt und im Hinblick auf den Einsatz automatisierter Fertigungsverfahren diskutiert.