Die Referenzfabrik.H2 als Wertschöpfungsgemeinschaft bietet speziell abgestimmte Services für technologische Entwicklungen und ermöglicht einen schnellen, zielgerichteten Zugang zum neuen Geschäftsfeld Wasserstoff bzw. zur Produktion der erforderlichen Komponenten. Ihre Partner können sich technologisch entwickeln und eigene Produkte, Anlagen und Dienstleistungen auf der virtuellen Plattform präsentieren und anbieten. Das Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU entwickelt Lösungsansätze in der Blechbearbeitung für die Produktion von Elektrolyseuren und Brennstoffzellen, insbesondere von Bipolarplatten.
Damit Wasserstoff zu einer tragenden Säule in der klimaneutralen Energieversorgung werden kann, gilt es ihn zu marktwirtschaftlichen Preisen, in ausreichender Menge und klimaneutral herzustellen und mit hoher CO2-Minderungsquote zu verwenden.
Wesentliche Wasserstoffsysteme müssen dafür in die industrielle Serienproduktion überführt werden. Das betrifft insbesondere Elektrolyseure – in ihnen wird Wasser mit Strom z. B. aus Wind oder Sonne in Wasserstoff und Sauerstoff gespalten – und Brennstoffzellen, die den so gewonnenen Wasserstoff in elektrische Energie umwandeln.
Bipolarplatten bestimmen Wirkungsgrad und Herstellungskosten
Als wesentliche Komponenten von Elektrolyseuren und Brennstoffzellen bestimmen Bipolarplatten (BPP) maßgeblich den Wirkungsgrad und die Herstellungskosten von Wasserstoffsystemen. BPP stellen den eigentlichen Reaktionsraum in Form der Anode bzw. Kathode dar.
Im Fokus der Referenzfabrik.H2 stehen Technologien, die eine industrielle Produktion mit erheblichen Fortschritten bei Verfahren, Digitalisierung und Kosten ermöglichen sollen. Mit Forschung zu
- günstigeren Werkstoffen,
- zur Qualität der Bauteile,
- zur Langlebigkeit,
- zu besseren Produktionstechnologien,
- zur Skalierbarkeit der Produktionsverfahren,
- ihrer Automatisierung,
- der Vernetzung von Produktionslinien,
- dem Aufbau effizienter Lieferketten
- und zur Fabrikplanung
soll die Großserienfertigung rentabel werden.
Projekt Konti-BIP – kontinuierliche Fertigung von Bipolarplatten
Im vom Bundesministerium für Digitales und Verkehr geförderten Verbund-Projekt Konti-BIP (kontinuierliche Fertigung von Bipolarplatten) entwickelt ein Konsortium aus insgesamt sieben Partnern unter Leitung des Fraunhofer IWU ein Werkzeug- und Automatisierungskonzept für die großserientaugliche Fertigung hochpräziser metallischer Bipolarplatten.
Die Projektpartner werden die komplette umformtechnische Fertigungskette von der Stahlrolle (Coil) bis zur Qualitätssicherung betrachten.
Bipolarplatten bestehen aus einer Anoden- und einer Kathodenplatte, die jeweils nur eine Blechdicke von max. 0,10 mm aufweisen. Beide Halbplatten müssen mediendicht gefügt werden, damit kein Kühlmittel bzw. keine Prozessgase (Wasserstoff und Sauerstoff) austreten können.
Im Projekt basiert die Umformung der Halbplatten auf dem Verfahren Hohlprägen. Umgesetzt wird sie in einem mehrstufigen Schneid- und Umformwerkzeug auf einer Tryout-Presse; ein passendes Automatisierungskonzept sorgt für den schnellen Teiletransport.
Fraunhofer IWU zeigt Lösungen für das Geschäftsfeld Wasserstoff
Durch die Integration eines intelligenten Mess- und Prüfsystems sollen auf Basis einer Onlinemessung alle wesentlichen Qualitätsmerkmale erfasst und mittels geeigneter Algorithmen ausgewertet werden, um so frühzeitig auftretende Fehlerbilder erkennen und bei Bedarf aussondern zu können.
Neben einer Senkung der Produktionskosten nehmen sich die Projektpartner auch eine deutliche Erhöhung der Produktionsgeschwindigkeit auf 60 Bipolarplatten pro Minute vor.
Die Projektpartner
Konsortialführer ist das Fraunhofer IWU, weitere Projektpartner sind Albert Schmutzler Schnitt- und Stanzwerkzeuge, die Autez GmbH, die a.i.m. all in metal GmbH, die KMS Technology Center GmbH, die LSA GmbH und die Bernd Flach Präzisionstechnik GmbH & Co.KG als assoziierter Partner.
Das Projekt Konti-BIP wird im Rahmen des Nationalen Innovationsprogramms Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie mit insgesamt rund 3,2 Millionen Euro durch das Bundesministerium für Digitales und Verkehr gefördert. Die Förderrichtlinie wird von der Now GmbH koordiniert und durch den Projektträger Jülich (PtJ) umgesetzt. (eve)
