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Automatisierung Forscher automatisieren Produktion von Brennstoffzellen

Quelle: Fraunhofer IPA 1 min Lesedauer

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Bislang werden Brennstoffzellenstacks manufakturartig gefertigt, also mit viel Handarbeit und entsprechend zeitaufwendig. Das treibt auch den Preis in die Höhe. Ein neues System soll nun den Weg für die günstigere Massenproduktion bereiten.

Vollkommen automatisiert und in Sekundenschnelle stecken zwei Deltaroboter eine Brennstoffzelle.(Bild: Fraunhofer IPA/Rainer Bez)
Vollkommen automatisiert und in Sekundenschnelle stecken zwei Deltaroboter eine Brennstoffzelle.
(Bild: Fraunhofer IPA/Rainer Bez)

Ein Forschungsteam vom Fraunhofer IPA und vom Campus Schwarzwald hat eine Roboterzelle aufgebaut, die Brennstoffzellen in Sekundenschnelle und vollkommen automatisiert steckt. Laut einer Mitteilung legt das genutzte Roboter-Duo pro Sekunde eine Bipolarplatte oder Membran-Elektrodeneinheit auf dem Brennstoffzellenstack ab. Ein Stack, der aus 400 einzelnen Brennstoffzellen zusammengesetzt ist, ist also schon nach etwa 13 Minuten fertig. Die manuelle Produktion würde dafür ein Vielfaches der Zeit benötigen.

Die Forscher beschreiben den Ablauf in der Roboterzelle so: Ein Fließband befördert Bipolarplatten ins Sichtfeld eines Roboters. Seine Bildverarbeitungssoftware erkennt das Bauteil, das in Brennstoffzellen verbaut wird. Mit seinem Sauggreifer nimmt der Roboter die Bipolarplatte auf und hält sie kurz in eine weitere Kamera. Diese scannt die Bipolarplatte von unten ab, erfasst die genauen Abmessungen und erkennt die Beschaffenheit der feinen Strukturen auf der Unterseite. Dann legt der Roboter die Bipolarplatte auf einem Stapel ab. Zwei Sekunden dauert der gesamte Arbeitsablauf. Um eine Sekunde zeitversetzt erkennt, greift und legt ein zweiter Roboter Membran-Elektrodeneinheiten ab.

Preise könnten fallen

Die Sauggreifer der Roboter bestehen aus carbonfaserverstärktem Kunststoff, damit die Masse, die beschleunigt und abgebremst werden muss, möglichst gering ist. Um zu verhindern, dass die Roboter oder die Einhausung durch die schnellen Bewegungen in Schwingungen versetzt werden, stabilisiert eine schwere Bodenplatte die Roboterzelle, heißt es weiter. Ein digitaler Zwilling, also ein virtuelles Abbild der Produktion, dokumentiert die Hochgeschwindigkeitsmontage der Brennstoffzellenstacks in Echtzeit. Mit diesen Daten lässt sich einerseits simulieren, wie sich die fertigen Stacks später verhalten. Anderseits kann mit den Daten eine Simulation durchgeführt werden, die bei der Qualitätskontrolle der Bipolarplatten und Membran-Elektrodeneinheiten zum Einsatz kommt.

Mit der automatisierten Produktion von Brennstoffzellen erhoffen sich die Forscher einen Weg in die Massenproduktion für den Energieträger. Die Preise für Brennstoffzellensysteme könnten dann fallen.

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