Roboter-Duo fertigt Brennstoffzellen-Stacks in 13 Minuten

Die Automatisierung des Herstellungsprozesses bezeichnen die Wissenschaftler als wesentliche Voraussetzung, damit die Preise für Brennstoffzellensysteme fallen. „Wenn Brennstoffzellen im Schwerlastverkehr den Verbrenner ablösen sollen, müssen sie in industrieller Massenproduktion, weitgehend automatisiert und entsprechend kostengünstig hergestellt werden“, betont Erwin Groß von der Abteilung Unternehmensstrategie und -entwicklung am Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA.

Eine Automatisierungslösung präsentiert nun das Forschungsteam vom Fraunhofer IPA und vom Centrum für Digitalisierung, Führung und Nachhaltigkeit Schwarzwald (Campus Schwarzwald) im Zuge des Projekts H2FastCell. Pro Sekunde legt das von den Projektbeteiligten kreierte Roboter-Duo 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“, heißt es in einer begleitenden Mitteilung.

Als weiteres wichtiges Kriterium für die industrielle Massenproduktion bezeichnet das Fraunhofer-Institut die Präzision. Denn jede Abweichung – und sei es im Mikrometerbereich – könne die Leistung des Brennstoffzellensystems mindern. Deshalb schichten die beiden Roboter parallel zwei Brennstoffzellenstacks auf. Registrieren ihre Kameras bei der Qualitätskontrolle winzige Abweichungen bei Form und Größe, ordnen sie die Bipolarplatte oder Membran-Elektrodeneinheit dem jeweils passenden Stack zu. „Mit diesem Best-Fit-Ansatz reduzieren wir den Ausschuss, den Hersteller bisher beklagen“, äußert Friedrich-Wilhelm Speckmann vom Zentrum für Digitalisierte Batteriezellenproduktion am Fraunhofer IPA, der das Forschungsprojekt zusammen mit Erwin Groß leitete.

Neben den Wissenschaftlern arbeiteten bei H2FastCell fünf Unternehmen aus Baden-Württemberg mit: der Softwareentwickler ISG Industrielle Steuerungstechnik GmbH aus Stuttgart, der Vakuumtechnikhersteller J. Schmalz GmbH aus Glatten im Nordschwarzwald, der Sensorproduzent i-mation GmbH aus Rottweil, der Maschinen- und Anlagenbauer teamtechnik Maschinen und Anlagen GmbH aus Freiberg am Neckar und der Automatisierungstechniker Weiss GmbH aus Buchen im Odenwald. Das Ministerium für Wirtschaft, Arbeit und Tourismus Baden-Württemberg förderte das Projekt mit rund 2,3 Millionen Euro.

Die fertige Roboterzelle befindet sich auf einem Versuchsfeld des Campus Schwarzwald in Freudenstadt und soll nun – da das Projektende gekommen ist – vor allem kleinen und mittelständischen Unternehmen als Prüfstand dienen, um ihre Produkte zu testen. „Damit haben wir den Grundstein für unser zukünftiges Forschungszentrum für biointelligente Wasserstoff-Kreislaufwirtschaft im Schwarzwald gelegt“, sagt Stefan Bogenrieder, Geschäftsführer des Campus Schwarzwald. „Wir wollen so die Wasserstofftechnologie gemeinsam mit Unternehmen in Baden-Württemberg für die mobile und stationäre Nutzung als Energieträger nutzbar machen.“

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