Bislang werden Brennstoffzellenstacks manufakturartig gefertigt, also mit viel Handarbeit und entsprechend zeitaufwendig. „Wenn Brennstoffzellen im Schwerlastverkehr den Verbrenner ablösen sollen, müssen sie in industrieller Massenproduktion, weitgehend automatisiert und entsprechend kostengünstig hergestellt werden“, sagt Erwin Groß von der Abteilung Unternehmensstrategie und -entwicklung am Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA.
Fertig in 13 Minuten
Dies ist nun einem Forschungsteam vom Fraunhofer IPA und vom Centrum für Digitalisierung, Führung und Nachhaltigkeit Schwarzwald (Campus Schwarzwald) nun im Projekt ‚H2FastCell‘ gelungen. Pro Sekunde legt ein Roboter-System eine Bipolarplatte oder Membran-Elektrodeneinheit – aus diesen beiden Schichten besteht eine Brennstoffzelle – 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.
Präzision ist gefragt
Ein weiteres Kriterium für die industrielle Massenproduktion von Brennstoffzellen-stacks ist Präzision. Kleinste Abweichungen können die Leistung des Brennstoffzellensystems mindern. Deshalb schichten die beiden Roboter parallel zwei Brennstoffzellen-stacks 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“, sagt Friedrich-Wilhelm Speckmann vom Zentrum für Digitalisierte Batteriezellenproduktion am Fraunhofer IPA. Er hat das Forschungsprojekt zusammen mit Erwin Groß geleitet.
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