Fit-4-AMandA – Stack-Roboter ausgeliefert

Wirtschaftliche Fertigung bringt die Brennstoffzellentechnik auf die Straße.
Wirtschaftliche Fertigung bringt die Brennstoffzellentechnik auf die Straße.

Die Brennstoffzellentechnologie bietet eine immense Chance für eine zukünftige emissionsfreie Mobilität. Eine der größten Herausforderungen für deren Durchbruch sind allerdings die aktuell noch hohen Kosten im Vergleich zu den marktetablierten Benzin- oder Dieselantrieben.

Cummins

Dies ist vor allem auf den Einsatz von nicht standardisierten Komponenten und die noch nicht ausreichend automatisierte Produktion von Polymer-Elektrolyt-Membran-Brennstoffzellen-Stacks (PEMFC) zurückzuführen, was diese vergleichsweise teuer macht. In dem von der EU geförderten Entwicklungsprojekt Fit-4-AMandA (Fit for Automatic Manufacturing and Assembly) soll daher gezielt auf die automatisierte Serienfertigung von PEM-Stacks und deren Komponenten eingegangen werden. Die gewonnenen Erkenntnisse könnten dann einen Beitrag zur wirtschaftlichen Herstellung von Brennstoffzellensystemen in größeren Stückzahlen leisten.

Ein maßgeblicher Meilenstein im Rahmen dieses seit 2017 laufenden Vorhabens war Ende Mai 2019 die Auslieferung eines neuen Stack-Roboters an die Proton Motor Fuel Cell GmbH. Mithilfe dieser automatisierten PEM-Stack-Montagelinie (s. Abb. 2) soll die Produktion in Puchheim auf bis zu 5.000 Brennstoffzellen pro Jahr erhöht werden. Das aus sechs Institutionen bestehende internationale Projektteam hat diesen Roboter gemeinsam entwickelt und an einem strengen Testprogramm teilgenommen, um dessen Leistung und Kapazität zu perfektionieren, so dass perspektivisch mit leicht geändertem Maschinenlayout auch bis zu 30.000 Stacks jährlich hergestellt werden könnten.

Zunächst musste geklärt werden, wie hoch der angestrebte Automatisierungsgrad sowie der erforderliche Anlagedurchsatz sein sollen, wie mit fragilen und biegeschlaffen Komponenten umgegangen wird und wie die Qualitätssicherung erfolgt. Im Vergleich zur manuellen Fertigung ergab sich der Optimierungsbedarf im Wesentlichen aus der signifikant rascheren Zuführung sowie der Vereinzelung und der Manipulation der Komponenten während des automatisierten Zusammenbaus. Des Weiteren war die Neugestaltung von mehreren Stack-Komponenten notwendig, um die Herstellungskosten erheblich senken zu können.

IRD Fuel Cells A/S übernimmt in diesem Projekt die Position des Zulieferers der neu zu entwickelnden Stack-Komponenten. Das beinhaltet die Neugestaltung der Prozess- und Werkzeugtechnik für die Herstellung der Bipolarplatten aus Verbundwerkstoff. Die zweite neu zu entwickelnde Schlüsselkomponente ist die Membran-Elektroden-Einheit (MEA). Anforderungskriterien sind die realisierbare Leistung, die Einhaltung von Maßtoleranzen sowie die Prozessoptimierung, mit dem Ziel der direkten Einbindung in die automatisierte Montagelinie.

weiterlesen im HZwei Oktober-Heft

Autoren:
Sebastian Porstmann, Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU, Chemnitz
Dr. Martin Biák, Technische Universität Chemnitz

Schreibe einen Kommentar