P 1247 – Entwicklung der inkrementellen Mikroumformung zur Funktionsmusterherstellung metallischer Bipolarplatten

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ISBN: 978-3-96780-047-0 Artikelnummer: c05a7dc73eca Kategorien: ,

Beschreibung

P 1247 – Entwicklung der inkrementellen Mikroumformung zur Funktionsmusterherstellung metallischer Bipolarplatten

Ziel des Forschungsvorhabens war die Fertigung von Funktionsmustern metallischer Bipolarplatten mittels inkrementeller Umformung. Die Entwicklung der Werkzeugtechnik, die Ableitung von Prozessführungsstrategien sowie die Erprobung des Einsatzverhaltens der gefertigten Bauteile bildeten die  Schwerpunkte des Arbeitsprogramms.
Die Bewertung von Bipolarplattendesigns im Rahmen der Brennstoffzellenentwicklung erfolgte vorwiegend durch experimentelle Erprobung. Trotz der geringen Stückzahlen (1 – 10 Stück) der benötigten Prototypen wurden diese bislang durch Tiefziehen oder Hydroforming hergestellt. Die Kosten der hierfür erforderlichen Werkzeuge stellen ein erhebliches Innovationshemmnis im Entwicklungsprozess dar.
Durch die Herstellung metallischer Bipolarplatten mittels inkrementeller Umformung sollten die Kosten des Prototypingprozesses erheblich reduziert werden. Ermöglicht werden sollte dies durch die reduzierte Gesenkbelastung, was den Einsatz kostengünstiger Werkzeugkonzepte ermöglicht. Herausforderung bei der Zielerreichung war die Entwicklung von Stichelwerkzeugen zur Ausformung der feingliedrigen Kanalstrukturen. Die Dicke der umzuformenden Stahlfolien von s0 = 0,1 mm macht zudem eine reibungsmindernde Werkzeuggestaltung erforderlich. Neben der Beurteilung der  Geometrietreue erfolgte auch eine Erprobung der gefertigten Bauteile hinsichtlich ihres Betriebsverhaltens als Bipolarplatte einer Brennstoffzelle.
Das verringerte finanzielle Risiko sowie die verkürzten Entwicklungszyklen bei der Funktionsmusterherstellung mittels inkrementeller Umformung stellen einen erheblichen Wettbewerbsvorteil dar. Die für die Patrizenfertigung wie auch für die Umformung erforderliche Werkzeugmaschine ist häufig auch bei KMU mit eingeschränktem Maschinenpark vorhanden. Dies ermöglicht die Erschließung neuer Geschäftsfelder ohne Neuinvestitionen. Kleine Unternehmen können sich somit als Hersteller der Patrizen und Werkzeuge sowie als Dienstleister im Bereich des Umformens etablieren.

Veröffentlichung:
2019

Autoren:
Prof. Dr.-Ing. Dr.-Ing. E.h. A. E. Tekkaya, Prof. Dr. A. Heinzel