Auf dem Weg zur Serienfertigung: Inspektion von Bipolarplatten

Wie ZEISS Messtechnik die industrielle Serienfertigung von Brennstoffzellen und Elektrolyseuren ermöglicht

Das Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik (IWU) in Chemnitz gilt als Innovationstreiber in der produktionstechnischen Forschung und Entwicklung für Wasserstofftechnologie. Es entwickelt und erprobt Verfahren zur Herstellung von Bipolarplatten mit filigranen Strukturen, um eine industrielle Serienfertigung von Brennstoffzellen und Elektrolyseuren zu ermöglichen.

Die Bipolarplatten werden mit hohen Genauigkeiten und engen Toleranzen gefertigt. Um Abweichungen im Produktionsprozess in einem frühen Stadium zu erkennen, müssen sie absolutgenau inspiziert werden. Dabei setzt das Fraunhofer IWU auf Messtechnik von ZEISS. Neben Mikroskopielösungen wie dem ZEISS EVO kommen auch die optischen Systeme ZEISS ARAMIS und ATOS Q sowie taktile Messsysteme wie ZEISS PRISMO zum Einsatz.

ZEISS ARAMIS: Effektive Charakterisierung von Bipolarplatten

Damit Wasserstoff als Energieträger auch emissionsfrei zur Verfügung stehen kann, gilt es zahlreiche Herausforderungen zu überwinden. Dafür sind Elektrolyseure notwendig. In ihnen wird Wasser mit elektrischer Energie in Wasserstoff und Sauerstoff gespalten. Der gewonnene Wasserstoff kann entweder in der Prozessindustrie als nachhaltiger Energieträger zur CO2-neutralen Energieerzeugung in Gasturbinen genutzt werden oder mit Hilfe von Brennstoffzellen zurück in elektrische Energie umgewandelt werden.

Moderne Brennstoffzellen-Stacks enthalten Bipolarplatten aus metallischen Materialien mit sehr geringen Materialdicken zwischen 50 und 100 µm. Um die geforderten filigranen Strukturen in den metallischen bipolaren Lagen herzustellen, bedarf es hochgenauer Umformwerkzeuge. Um die hohen Qualitätsanforderungen der Bauteile zu erfüllen, setzt Fraunhofer IWU Messtechnik von ZEISS ein.

Zur Überprüfung der Bipolarplatten und der zugehörigen Werkzeuge kommt ZEISS ARAMIS, ein hochauflösendes optisches 3D-Messsystem zur Durchführung von vollflächigen und punktbasierten Messungen, zum Einsatz. ZEISS ARAMIS ermöglicht die Ermittlung belastbarer Kennwerte der Materialien in verschiedenen Geschwindigkeiten, Temperaturen und Walzrichtungen.

Maximale Genauigkeit und detaillierte Qualitätsinformationen

Sind geeignete Materialien ausgewählt, gilt es, die Werkzeuge zu testen und gegebenenfalls weiterzuentwickeln. Für die Überprüfung der engen Toleranzen werden von Fraunhofer IWU ZEISS PRISMO und ATOS Q eingesetzt.

Das präzise, taktile Koordinatenmessgerät ZEISS PRISMO liefert zuverlässige und reproduzierbare Ergebnisse mit maximaler Genauigkeit. Die schnelle Kalibrierung und erwiesene Langzeit-Stabilität des Konzeptes sorgen für eine Verbesserung der wirtschaftlichen Effizienz. Dank der Steuerung per Bedienpult ist eine einfache Überwachung und Bedienbarkeit für den Anwender gegeben.

ATOS Q ist ein leistungsstarker 3D-Scanner für komplexe Mess- und Inspektionsaufgaben. Er erfasst in kurzer Zeit vollflächige Qualitätsinformationen in einem hohen Detailierungsgrad und schafft damit die Grundlage, um Oberflächengeometrien mühelos zu interpretieren. Mit seiner kompakten Größe und einfachen Bedienung ist er mobil und besonders vielseitig einsetzbar.