FOSTA Projekt Bipolarplatten

Verfahrensvergleich zur Formgebung metallischer Bipolarplatten – Hohlprägen vs. Hohlprägewalzen

Ziel des Forschungsvorhabens ist die Erarbeitung von Basiswissen zu den Wirkzusammenhängen und Grenzen des Hohlprägewalzens metallischer Bipolarplatten (BPP) aus rostfreier Edelstahlfolie. Das bisher noch wenig untersuchte Verfahren bietet theoretisch die Möglichkeit, höhere Produktionsraten zu erreichen, als die derzeit angewandten Verfahren Hohlprägen und Hydroforming. Die Grenzen der Abbildbarkeit geometrischer Elemente von BPP sollen für das Walzverfahren ermittelt, tatsächlich erreichbare Produktionsraten abgeschätzt und mit den Resultaten aus parallelen Untersuchungen zum Hohlprägen verglichen werden. Die Analyse des Walzens erfolgt zunächst mittels FE-Simulation auf Basis zuvor definierter Anforderungen an eine Demonstratorgeometrie, die Anlagen- und Werkzeugtechnik. Die Ergebnisse werden in Werkzeugkonstruktion und Prozessführung am Versuchsstand umgesetzt. Anhand der Versuchsergebnisse wird das Simulationsmodell validiert, um damit weitere Prozessoptimierungen umzusetzen. Durch Auswertung der Prozessdaten und Vermessungsergebnisse wird abgeleitet, welche Geometrieelemente abbildbar und welche Taktzeiten bei Einhaltung definierter Toleranzen realisierbar sind. Als wichtigstes Ergebnis werden die Grenzen von Walzen und Prägen dargestellt. Im Fokus stehen dabei Abbildbarkeit, Abbildungsgenauigkeit und Produktionsrate. Die Projektergebnisse ermöglichen KMU-starken Branchen (Zulieferer, Anlagen- und Werkzeugbauer), den wachsenden Markt metallischer BPP zu erschließen. Entsprechende Produkte und Dienstleistungen können so genauer auf die Anforderungen beim Prägen und Walzen angepasst werden. Speziell durch den Fokus auf die Untersuchungen der Prozessparameter beim Walzen soll der Einstieg in den BPP-Markt abschätzbar gemacht werden.

Schematische Darstellung zum Hohlprägewalzen, Ober- und Unterwalze mit Halbzeug (links) und numerisch ermittelter Vergleichsumformgrad für eine Parallel-Mäander-Flussfeld-Struktur (rechts)

 

Laufzeit:  01.03.2021 bis 28.02.2023

Forschungsvereinigung: Forschungsvereinigung Stahlanwendung e.V. FOSTA Vorhabensnummer 21715 N

Ausführende Forschungseinrichtung: Fraunhofer-Gesellschaft e.V., Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU

Ansprechpartner: Sebastian Porstmann Sebastian.Porstmann@iwu.fraunhofer.de und Stefan Polster Stefan.Polster@iwu.fraunhofer.de

 

Unternehmen im projektbegleitenden Ausschuss:

  • Audi AG
  • AutoForm Engineering Deutschland GmbH
  • Bernd Flach Präzisionstechnik GmbH & Co. KG
  • EC EUROP COATING GmbH
  • BILSTEIN GmbH & Co. KG
  • CAMCO Engineering Service
  • Chemnitzer Zahnradfabrik GmbH & Co.KG
  • GEBR. SAACKE GMBH & CO. KG
  • Gräbener Maschinentechnik GmbH & Co.KG
  • HZwo e.V.
  • Outokumpu Nirosta GmbH
  • Profiroll Technologies GmbH
  • Proton Motor Fuel Cell GmbH
  • Schaeffler Technologies AG & Co. KG
  • SCHERDEL Feinschneidtechnik GmbH
  • Seidel Werkzeugbau GmbH
  • Simufact Engineering GmbH
  • Volkswagen AG
  • WätaS Wärmetauscher Sachsen GmbH
  • Wetzel GmbH (Saueressig Surfaces)
  • Zentrum für Brennstoffzellen Technik gGmbH

 

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