Passives Hydroforming zur Herstellung von Bipolarplatten

Innovative Technologieentwicklung für eine wandelbare PEM-Stacks-Pilotlinie

Im Rahmen des durch die sächsische Aufbau Bank geförderten Projektes „Innovative Technologieentwicklung für eine wandelbare PEM-Stacks-Pilotlinie“ entwickelt das Fraunhofer IWU das passive Hydroforming zur Herstellung von Bipolarplatten. Im Allgemeinen wird beim Blechhydroforming der Hochdruck im Wirkmedium über einen hydraulischen Druckübersetzer generiert und über eine entsprechende Hochdruckleitung in die wirkmedienführende Werkzeugkomponente eingebracht. Dieser Aufbau erfordert eine Hydraulikpresse mit einer externen Wasserhydraulik inklusive Druckübersetzer, sowie eine Steuerung und Regelung, die den Druck abhängig von der Schließkraft oder die Schließkraft abhängig vom Druck steuert.

Beim passiven Hydroforming hingegen wird der Druckübersetzer direkt in das Umformwerkzeug und somit in den Kraftfluss der Presse integriert. Wichtig ist dabei, dass die druckerzeugende Oberfläche größer ist als die wirkmedienbeaufschlagte Fläche des umzuformenden Bauteils. Beim Schließen der Presse wird zunächst das Umformwerkzeug geschlossen und im weiteren Hub, der für die Umformung nötige Druck generiert. Die Regelung des Innendruckes findet über die Schließkraft und / oder ein eingestelltes Überströmventil statt, das beim Überschreiten eines Maximaldrucks automatisch öffnet. Dadurch kann der Prozess auf verschiedensten Pressen realisiert werden. Da kein externen Druckübersetzer benötigt wird, sind zudem deutlich geringere Taktzeiten als beim konventionellen Aufbau zu erwarten.

Das Fraunhofer IWU entwickelt ein Werkzeugsystem, mit dem Bipolarplatten durch passives Hydroforming gefertigt werden können. Damit erfolgt anschließend eine umfassende Prozessanalyse bei der technologische und wirtschaftliche Potenziale des Verfahrens identifiziert bzw. validiert und quantifiziert werden.

© Fraunhofer IWU
Werkzeugkonzept für die Umformende Herstellung von Bipolarplatten durch passives Hydroforming
© Fraunhofer IWU
Werkzeugentwurf zur Realisierung eines passiven Hydroforming-Prozesses