Das Spritzgießen graphitischer Bipolarplatten wurde am ZBT als serientauglicher Produktionsprozess etabliert. Es handelt sich aufgrund der speziellen Zusammensetzung des Compoundmaterials um ein hochkomplexes Verfahren, für das in fortlaufenden Forschungsvorhaben stetig Optimierungsschritte erarbeitet werden.
Eine elementare Maßnahme im Rahmen der Prozessoptimierung ist dabei die Substitution der bisweilen manuell durchgeführten Qualitätskontrolle der produzierten Bipolarplatten durch ein zuverlässiges, digitales Verfahren. Daher wurden in Kooperation mit der Gesellschaft zur Förderung angewandter Informatik e.V. (GFaI) verschiedene Ansätze zur Sicherung der Bipolarplattenqualität entwickelt und umgesetzt.
Durch den Einsatz unterschiedlicher Beleuchtungs- und Aufnahmeverfahren ist nun die Kontrolle folgender Qualitätssicherungs-Parameter möglich:
- Abbruchkante der Angussabtrennung
Überprüfung einer gratfreien Entfernung des Anguss - Allgemeine Abmessungen
Überprüfung auf Maßhaltigkeit der Plattengeometrie - Dicke / Keilform
Detektion von Dickenunterschieden innerhalb einer einzelnen Bipolarplatte - Ebenheit / Parallelität
Überprüfung auf eine globale Krümmung - FlowField-Struktur
Kontrolle der Kanalstrukturen - Grate in den Durch- und Zuführungen
Überprüfung auf Gratfreiheit - Haarriss
Detektion von Haarrissen - Mangelhafte mechanische Bearbeitung
Kontrolle des Nachbearbeitungsprozesses - Nuttiefe
Überprüfung auf Maßhaltigkeit
Das Forschungsvorhaben hat gezeigt, dass die entwickelten Verfahren für eine Integration in den Herstellungsprozess geeignet sind.
Da die unterschiedlichen Qualitätssicherungsparameter teilweise sowohl funktions- als auch sicherheitstechnisch eine hohe Relevanz aufweisen, bietet das entwickelte Verfahren eine Grundlage für die Sicherung der qualitativ hochwertigen sowie reproduzierbaren Produktion und stellt einen weiteren Schritt in Richtung der Marktfähigkeit und -einführung von Brennstoffzellensystemen dar, für die zwingend automatisierte und hochpräzise Fertigungsprozesse erforderlich sind. So wird laut Aussage eines, das Projekt begleitenden, Industrievertreters zukünftig „Die Frage nach der Qualitätskontrolle (…) an die Hersteller von Brennstoffzellenkomponenten herangetragen werden“. Daher werden am ZBT weitere Optimierungsmaßnahmen hinsichtlich des entwickelten Verfahrens und die Ausweitung der Qualitätssicherung auf den gesamten Herstellungsprozess angestrebt. Entsprechende Folgeaktivitäten auch in Partnerschaft mit Industrieunternehmen konnten inzwischen gestartet werden.
Das Forschungsvorhaben 16072 BG (01.05.2009 - 31.07.2011) "Entwicklung einer Methode zur Qualitätssicherung bei der Fertigung von Bipolarplatten für Brennstoffzellen" der Forschungsvereinigung Umwelttechnik wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung und -entwicklung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.
