Umformen Hydroforming für Bipolarplatten

Ein Gastbeitrag von Andreas Hemmerle

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Das Fraunhofer-IWU hat ein neues Umformverfahren entwickelt. Mit dem passiven Hydroforming können künftig Pressen, die ursprünglich nicht für die Hochdruck-Blechumformung vorgesehen waren, für die Fertigung von Bipolarplatten eingesetzt werden. So werden Pressen fit fürs Wasserstoffzeitalter

 Verfahrensprinzip des passiven Hydroformings: Ausgangsposition mit eingelegtem Blech (links), Beginn der Umformung: das Werkzeug schließt, gleichzeitig wird der Umformdruck aufgebaut (Mitte), Werkzeug komplett geschlossen, Bauteil ist fertig umgeformt (rechts).
Verfahrensprinzip des passiven Hydroformings: Ausgangsposition mit eingelegtem Blech (links), Beginn der Umformung: das Werkzeug schließt, gleichzeitig wird der Umformdruck aufgebaut (Mitte), Werkzeug komplett geschlossen, Bauteil ist fertig umgeformt (rechts).
(Bild: Fraunhofer-IWU )

Pressen zur Umformung von Blechteilen sind langlebige Investitionsgüter. Eine gute Instandhaltung vorausgesetzt, verrichten sie ihren Dienst über Jahrzehnte. Neue Produkte oder Produktgenerationen fertigen sie hochpräzise mit Hilfe neuer Werkzeuge. Doch eines schafft auch eine noch so gut gewartete Presse in der Regel nicht: den Sprung zu einer neuen Technologie. So darf eine Neuentwicklung am Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU fast schon als revolutionär gelten: Dank des sogenannten passiven Hydroformings können nun auch Pressen, die ursprünglich nicht für die Hochdruck-Blechumformung (HBU) ausgelegt waren, für die Fertigung von Bipolarplatten eingesetzt werden – ohne Wasserhydraulik und Druckübersetzer. Für dieses Verfahren sind Umformdrücke von ca. 200 MPA erforderlich. Der Clou ist dabei das Werkzeugkonzept: Die Bewegung des Verdrängerkolbens beim Schließen der Presse führt zur Komprimierung des im Werkzeug eingeschlossenen Wirkmediums. Dadurch kann ausreichend Druck für die Umformung von Bipolarplatten erzeugt werden. Werkzeugtechnisch anspruchsvoll ist dabei insbesondere die Abdichtung des Wirkmediums zwischen dem umzuformenden Blech und der Befüllplatte.

Ergänzendes zum Thema
Hydroforming für Bipolarplatten

Das Fraunhofer IWU stellt am 11. Oktober 2022 das passive Hydroforming erstmals im Rahmen eines Workshops zur Wirkmedienumformung in Chemnitz vor. Der Workshop beleuchtet darüber hinaus, welche Anwendungen der Innenhochdruck-Umformung durch die Transformation in der Automobilindustrie zur Elektromobilität zunehmend in den Fokus rücken.

Bipolarplatten sind wesentlich in der Wasserstoffgewinnung

Bipolarplatten sind Kernbestandteile zweier wesentlicher Komponenten in der Wasserstoffgewinnung und -rückverstromung. Diese dünnen Bleche werden in großer Stückzahl für Elektrolyseure und Brennstoffzellen benötigt. In Elektrolyseuren wird Wasser mit Strom z. B. aus Wind oder Sonne in Wasserstoff und Sauerstoff gespalten; Brennstoffzellen wandeln den so gewonnenen Wasserstoff in elektrische Energie um. Damit Wasserstoff zu einer tragenden Säule in der klimaneutralen Energieversorgung werden kann, müssen wesentliche Wasserstoffsysteme in die industrielle Serienproduktion überführt werden. Hier leistet das passive Hydroforming einen wesentlichen Beitrag, die Markteintrittsschwelle in die Innenhochdruck-Umformung abzusenken. Die zur Anlagenertüchtigung benötigten Investitionen sind vergleichsweise gering, gleichzeitig steht auf dem Markt bereits eine größere Anzahl geeigneter Pressen zur Verfügung – Pressen, die kurze Taktzeiten ermöglichen, was die Wirtschaftlichkeit der Bipolarplattenproduktion zusätzlich deutlich erhöht.

Bildergalerie

Vorstellung des Verfahrens im Rahmen eines Workshops in Chemnitz

Das Fraunhofer-IWU stellt am 11. Oktober 2022 das passive Hydroforming erstmals im Rahmen eines Workshops zur Wirkmedienumformung in Chemnitz vor. Der Workshop beleuchtet darüber hinaus, welche Anwendungen der Innenhochdruck-Umformung durch die Transformation in der Automobilindustrie zur Elektromobilität zunehmend in den Fokus rücken. Zukünftig werden weniger Verbrenner-spezifische innenhochdruck-umgeformte Bauteile wie Nockenwellen oder Komponenten des Abgasstrangs benötigt. Andererseits bietet die Elektromobilität neue Einsatzpotenziale für hydrogeformte Bauteile – zum Beispiel in der geänderten Karosseriestruktur. Beim Workshop „Wirkmedienumformung am Fraunhofer IWU – 26 Jahre Innovationen und Know-how“ präsentieren Vertreter aus Wissenschaft und Industrie aktuelle Forschungsergebnisse und Trends. Die Veranstaltung bietet eine Plattform für den gegenseitigen Erfahrungsaustausch und die Vernetzung, um gemeinsam aktuelle und zukünftige Herausforderungen am Markt zu bewältigen.

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