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DE102016011841A1 - Method for producing bipolar plates for fuel cells, and bipolar plate - Google Patents

Method for producing bipolar plates for fuel cells, and bipolar plate Download PDF

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Publication number
DE102016011841A1
DE102016011841A1 DE102016011841.5A DE102016011841A DE102016011841A1 DE 102016011841 A1 DE102016011841 A1 DE 102016011841A1 DE 102016011841 A DE102016011841 A DE 102016011841A DE 102016011841 A1 DE102016011841 A1 DE 102016011841A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
forming
basic form
calibration
external high
starting material
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102016011841.5A
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German (de)
Inventor
Clemens Braun
Jochen Ehrhardt
Cornelius Hentrich
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
Daimler AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daimler AG filed Critical Daimler AG
Priority to DE102016011841.5A priority Critical patent/DE102016011841A1/en
Publication of DE102016011841A1 publication Critical patent/DE102016011841A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Bipolarplatten für Brennstoffzellen, mit folgenden Schritten: Umformen eines blechförmigen Ausgangsmaterials zu einer Grundform (1) für eine Bipolarplatte; Kalibrieren der Grundform (1) in einem Kalibrierumformwerkzeug (3), wobei in zumindest einem Gesenk (5, 7) des Kalibrierumformwerkzeugs (3) ein Elastomerkörper (11) als Anlagekörper für die Grundform (1) beim Kalibrieren verwendet wird. Weiter betrifft die Erfindung eine Bipolarplatte.The invention relates to a method for producing bipolar plates for fuel cells, comprising the following steps: forming a sheet-like starting material into a basic shape (1) for a bipolar plate; Calibrating the basic shape (1) in a Kalibrierumformwerkzeug (3), wherein in at least one die (5, 7) of the Kalibrierumformwerkzeugs (3) an elastomeric body (11) is used as an abutment body for the basic shape (1) during calibration. Furthermore, the invention relates to a bipolar plate.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Bipolarplatten für Brennstoffzellen sowie eine Bipolarplatte für eine Brennstoffzelle.The invention relates to a method for producing bipolar plates for fuel cells and a bipolar plate for a fuel cell.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2011 116 993 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung eines metallischen Folienbauteils als Brennstoffzellenkomponente bekannt, wobei zwei Folien übereinander angeordnet und zumindest bereichsweise fluiddicht miteinander verbunden werden. In einen zwischen den Folien gebildeten Zwischenraum wird ein Fluid mit einem vorgebbaren Druck eingeleitet, und die miteinander verbundenen Folien werden in einem Umformwerkzeug, welches zumindest zwei sich aufeinander zu bewegbare Werkzeugformteile aufweist, umgeformt, wobei bei einem maximal zulässigen Innendruck in dem Zwischenraum zumindest ein Ventil geöffnet wird, sodass der Innendruck reduziert wird. Es ist auch bekannt, Bipolarplatten für Brennstoffzellen aus dünnen Stahlblechen mittels hydraulischen Außenhochdruckumformens sowie sich anschließender Fertigungsbearbeitungsschritte herzustellen. Dabei werden allerdings in die hergestellten Bipolarplatten Eigenspannungen eingetragen, welche die Platten verwölben lassen, sodass Form-, Maß- und Lagetoleranzen zu groß werden, um eine prozesssichere Montage zu gewährleisten.From the German patent application DE 10 2011 116 993 A1 is a method for producing a metallic foil component known as a fuel cell component, wherein two films are arranged one above the other and at least partially fluid-tightly interconnected. In a gap formed between the films, a fluid is introduced at a predetermined pressure, and the interconnected films are in a forming tool, which has at least two mutually movable tool mold parts, reformed, wherein at a maximum allowable internal pressure in the space at least one valve is opened, so that the internal pressure is reduced. It is also known to produce bipolar plates for fuel cells from thin steel sheets by hydraulic external high pressure forming and subsequent manufacturing processing steps. In this case, however, internal stresses are introduced into the bipolar plates produced, which can warp the plates, so that dimensional, dimensional and positional tolerances are too large to ensure reliable assembly.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen von Bipolarplatten und eine Bipolarplatte zu schaffen, wobei die genannten Nachteile nicht auftreten.The invention has for its object to provide a method for producing bipolar plates and a bipolar plate, wherein said disadvantages do not occur.

Die Aufgabe wird gelöst, indem die Gegenstände der nebengeordneten Ansprüche geschaffen werden. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.The object is achieved by the objects of the independent claims are created. Advantageous embodiments emerge from the subclaims.

Die Aufgabe wird insbesondere gelöst, indem ein Verfahren zum Herstellen von Bipolarplatten für Brennstoffzellen, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit folgenden Schritten geschaffen wird: Ein blechförmiges Ausgangsmaterial wird zu einer Grundform für eine Bipolarplatte umgeformt. Diese Grundform wird in einem Kalibrier-Umformwerkzeug kalibriert, wobei in zumindest einem Gesenk des Kalibrierumformwerkzeugs wenigstens ein Elastomerkörper als Anlagekörper für die Grundform beim Kalibrieren verwendet wird. Bei diesem Kalibriervorgang werden Druckspannungen in die Grundform eingebracht, wodurch deren beim Umformen aus dem Ausgangsmaterial und gegebenenfalls nachfolgenden Prozessschritten entstandene Eigenspannungen kompensiert werden, sodass das entstehende Bauteil nicht verwölbt und prozesssicher montiert werden kann. Die Bipolarplatte wird aus der Grundform bevorzugt durch das Kalibrieren in dem Kalibrierumformwerkzeug erhalten. Es ist aber auch möglich, dass sich an das Kalibrieren noch weitere Prozessschritte zur Herstellung der fertigen Bipolarplatte anschließen. Es hat sich herausgestellt, dass die Kompensation der in der Grundform vorliegenden Eigenspannungen besonders effektiv durch die Verwendung eines Elastomerkörpers als Anlagekörper in dem Kalibrierumformwerkzeug erfolgen kann.The object is achieved in particular by providing a method for producing bipolar plates for fuel cells, in particular for motor vehicles, with the following steps: A plate-shaped starting material is formed into a basic shape for a bipolar plate. This basic shape is calibrated in a calibration forming tool, wherein in at least one die of the Kalibrierumformwerkzeugs at least one elastomeric body is used as an abutment body for the basic shape during calibration. In this calibration process compressive stresses are introduced into the basic shape, whereby their inherent stresses arising during forming from the starting material and optionally subsequent process steps are compensated, so that the resulting component can not be warped and reliably mounted. The bipolar plate is preferably obtained from the basic shape by calibration in the sizing tool. However, it is also possible for further process steps for the production of the finished bipolar plate to be connected to the calibration. It has been found that the compensation of the inherent stresses present in the basic form can be effected particularly effectively by the use of an elastomer body as the abutment body in the calibration forming tool.

Es ist möglich, dass das wenigstens eine Gesenk des Kalibrierumformwerkzeugs genau einen Elastomerkörper aufweist. Es ist aber auch möglich, dass das Gesenk eine Mehrzahl von Elastomerkörpern aufweist.It is possible that the at least one die of the Kalibrierumformwerkzeugs has exactly one elastomeric body. But it is also possible that the die has a plurality of elastomeric bodies.

Als Ausgangsmaterial wird bevorzugt ein Stahlblech oder eine Stahlplatine verwendet.As the starting material, a steel sheet or a steel plate is preferably used.

Vorzugsweise wird eine metallische Bipolarplatte hergestellt, insbesondere aus dünnwandigem, austenitischem Stahlblech, bevorzugt mit einer Dicke von wenigstens 0,06 mm bis höchstens 0,7 mm.Preferably, a metallic bipolar plate is produced, in particular made of thin-walled, austenitic steel sheet, preferably with a thickness of at least 0.06 mm to at most 0.7 mm.

Dass der wenigstens eine Elastomerkörper als Anlagekörper verwendet wird, bedeutet insbesondere, dass die Grundform beim Pressen in dem Kalibrierumformwerkzeug an dem Elastomerkörper unmittelbar anliegt. Der Elastomerkörper wirkt also unmittelbar beim Kalibrieren auf die Grundform.The fact that the at least one elastomeric body is used as a contact body means, in particular, that the basic shape during pressing in the Kalibrierumformwerkzeug on the elastomeric body is applied directly. The elastomer body thus acts directly on calibration to the basic shape.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Ausgangsmaterial durch Streckziehen und/oder durch Hydroformen zu der Grundform umgeformt wird. Besonders bevorzugt wird das Ausgangsmaterial durch Außenhochdruckumformen zu der Grundform umgeformt. Insbesondere kommt dabei das Verfahren des hydraulischen Außenhochdruckumformens zur Anwendung.According to one embodiment of the invention it is provided that the starting material is formed by ironing and / or by hydroforming to the basic form. Particularly preferably, the starting material is reshaped by external high pressure forming to the basic shape. In particular, the method of hydraulic external high pressure forming is used.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass zum Kalibrieren ein Kalibrierumformwerkzeug verwendet wird, welches ein Obergesenk und ein Untergesenk aufweist. Die Grundform wird demnach in dem Kalibrierumformwerkzeug zwischen zwei Gesenken kalibriert, nämlich dem Obergesenk und dem Untergesenk, die gemeinsam eine Kalibrier-Kavität einschließen. Dabei sind das Obergesenk und das Untergesenk relativ zueinander verlagerbar, wobei es grundsätzlich ausreicht, dass eines der Gesenke verlagerbar gehalten ist, wobei das andere raumfest gehalten sein kann.According to one embodiment of the invention, it is provided that a Kalibrierumformwerkzeug is used for calibrating, which has an upper die and a lower die. The basic shape is thus calibrated in the sizing tool between two dies, namely the upper die and the lower die, which together enclose a sizing cavity. In this case, the upper die and the lower die are displaceable relative to each other, it being sufficient in principle that one of the dies is held displaceable, wherein the other may be held fixed in space.

Wie bereits angesprochen, ist zumindest in einem der Gesenke, nämlich dem Obergesenk oder dem Untergesenk, ein Elastomerkörper als Anlagekörper für die Grundform angeordnet.As already mentioned, at least in one of the dies, namely the upper die or the lower die, an elastomeric body is arranged as an abutment body for the basic shape.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Grundform nach dem Umformen des Ausgangsmaterials und vor dem Kalibrieren durch Schneiden oder Schweißen, insbesondere durch Laserschneiden oder Laserschweißen, oder in anderer geeigneter Weise bearbeitet wird. Insbesondere bei solchen Bearbeitungsschritten, bei denen Wärme in die Grundform eingetragen wird, jedoch auch bei anderen Bearbeitungsschritten, werden Eigenspannungen in die Grundform eingetragen, oder die Eigenspannungen der Grundform werden geändert. Insbesondere ist es möglich, dass ein Wärmeeintrag in die Grundform vorhandene Eigenspannungen teilweise löst, jedoch neue einbringt. Wird also die Grundform nach dem Umformen und nach dem Bearbeiten insbesondere durch Schneiden oder Schweißen, besonders bevorzugt durch Laserschneiden oder Laserschweißen, in dem Kalibrierumformwerkzeug kalibriert, führt dies in besonders geeigneter Weise zur Kompensation der Eigenspannungen in der Grundform und gewährleistet somit eine prozesssichere Montage der entstehenden Bipolarplatte.According to one embodiment of the invention, it is provided that the basic shape after the forming of the starting material and before the Calibration by cutting or welding, in particular by laser cutting or laser welding, or processed in any other suitable manner. In particular, in such processing steps in which heat is registered in the basic form, but also in other processing steps, internal stresses are entered in the basic form, or the residual stresses of the basic form are changed. In particular, it is possible that a heat input in the basic form partially dissolves residual stresses, but introduces new ones. If, therefore, the basic shape is calibrated in the calibration forming tool after forming and after machining, in particular by cutting or welding, particularly preferably by laser cutting or laser welding, this results in a particularly suitable manner for compensating the residual stresses in the basic form and thus ensures reliable assembly of the resulting dies bipolar plate.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Umformen des Ausgangsmaterials zu der Grundform mittels Außenhochdruckumformen, insbesondere mittels hydraulischem Außenhochdruckumformen, durchgeführt wird, wobei beim Kalibrieren eine beim Außenhochdruckumformen einem Druckmedium abgewandte Fläche der Grundform mit dem Elastomerkörper in berührenden Kontakt gebracht wird. Beim Außenhochdruckumformen wird eine Fläche der Grundform mit einem insbesondere hydraulischen Druckmedium beaufschlagt, während die andere, dem Druckmedium abgewandte Fläche an die Oberfläche eines Festkörpers, insbesondere eines Gesenks angepresst wird. Diese dem Druckmedium beim Außenhochdruckumformen abgewandte Fläche wird nun beim Kalibrieren in Kontakt mit dem Elastomerkörper gebracht, wodurch es möglich ist, die bisherige Druckmedienseite der Grundform mit hohem Druck auf eine neue Gravur zu pressen und so bestehende Eigenspannungen in der Grundform zu kompensieren. Besonders bevorzugt wird dabei die bisherige Druckmedienseite, das heißt die dem Druckmedium beim Außenhochdruckumformen zugewandte Fläche beim Kalibrieren gegen eine inelastische Oberfläche eines Gesenks des Kalibrierumformwerkzeugs gepresst, sodass sie dort auf eine neue Gravur gepresst werden kann.According to one embodiment of the invention, it is provided that the forming of the starting material to the basic shape by external high pressure forming, in particular by means of hydraulic external high pressure forming, is carried out, which is brought in contact with the elastomer body during calibration during external high pressure forming a pressure medium remote from the base mold surface. In the case of external high-pressure forming, one surface of the basic mold is subjected to a particularly hydraulic pressure medium, while the other surface facing away from the pressure medium is pressed against the surface of a solid, in particular a die. This facing away from the pressure medium during the external high pressure forming surface is now brought during calibration in contact with the elastomeric body, whereby it is possible to press the previous print media side of the basic shape with high pressure to a new engraving and compensate for existing residual stresses in the basic form. In this case, the previous pressure medium side, that is to say the surface facing the pressure medium during external high pressure forming, is particularly preferably pressed during calibration against an inelastic surface of a die of the Kalibrierumformwerkzeug so that they can be pressed there to a new engraving.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass beim Außenhochdruckumformen des Ausgangsmaterials eine erste Gravur in die Grundform eingebracht wird, wobei beim Kalibrieren in die beim Außenhochdruckumformen dem Druckmedium zugewandte Fläche der Grundform eine zweite Gravur eingebracht wird, wobei insbesondere die bisherige Druckmedienseite der Grundform mit hohem Druck auf eine neue Gravur gepresst wird. Das Elastomer des Elastomerkörpers wirkt dabei als Wirkmedium auf der gegenüberliegenden Seite.According to one embodiment of the invention, it is provided that during Außenhochdruckumformen the starting material, a first engraving is introduced into the basic shape, wherein a second engraving is introduced during calibration in the outer surface of the high pressure forming the printing medium facing surface of the basic shape, in particular the previous print media side of the basic shape with high Pressure on a new engraving is pressed. The elastomer of the elastomer body acts as a working medium on the opposite side.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine beim Kalibrieren in berührenden Kontakt mit der Grundform gelangende Pressfläche des Elastomerkörpers eine Konturierung aufweist. Die Pressfläche ist somit nicht einfach planar ausgebildet, sondern weist eine von der flächigen Form abweichende Kontur, bevorzugt eine Gravur, auf, sodass gezielt einzelne Bereiche der Grundform speziell bearbeitet, insbesondere kalibriert werden können, was eine definierte Kalibrierung bestimmter Stellen unter definiertem Druck ermöglicht. Insbesondere ist der Elastomerkörper bevorzugt mit Vorhaltegeometrien konturiert, sodass einzelne Bereiche des Bauteils gezielt gestaltet werden, damit das spätere Rückfedern maßlich aufgefangen werden kann.According to a development of the invention, it is provided that a pressing surface of the elastomeric body that comes into contact with the basic shape during calibration has a contouring. The pressing surface is thus not simply planar but has a contour deviating from the planar shape, preferably an engraving, so that specific individual regions of the basic shape can be specially processed, in particular calibrated, which allows a defined calibration of specific locations under defined pressure. In particular, the elastomeric body is preferably contoured with Vorhaltegeometrien so that individual areas of the component are designed specifically so that the subsequent springback can be collected dimensionally.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein Elastomerkörper aus Polyurethan verwendet wird. Dieses Material hat sich als besonders geeignet für das hier vorgeschlagene Verfahren herausgestellt.According to one embodiment of the invention, it is provided that an elastomeric body made of polyurethane is used. This material has been found to be particularly suitable for the method proposed here.

Es zeigt sich, dass die hier vorgeschlagene Elastomerumformung im Rahmen des Kalibrierens im Gegensatz zum Außenhochdruckumformen gezielt zum Einsatz kommen kann: Es ist möglich, gezielt Druckspannungen auf der gravurseitigen Oberfläche nach dem Außenhochdruckumformen einzubringen, was zur Kompensation von Eigenspannungen und damit zu ebenen Bauteilen führt. Zusätzlich lassen sich dabei Vorhaltegeometrien integrieren, die nach dem Rückfedern ein ebenes Bauteil ermöglichen. Die hierzu erforderliche Werkzeug- und Pressentechnik für das Kalibrierumformwerkzeug ist einfach aufgebaut und mit geringen Kosten verbunden. Die Geometrie des als Wirkmedium dienenden Elastomerkörpers kann einfach hergestellt werden, insbesondere durch Gießen, oder durch – insbesondere mechanisches – Bearbeiten. Elastomerkörper sind in verschiedensten Shore-Härten verfügbar, was eine breite und flexible Anwendung des Verfahrens ermöglicht. Weiterhin ermöglicht die hier vorgeschlagene Vorgehensweise eine größere Designfreiheit für Bipolarplatten, da nun auch die Medienseite beim Außenhochdruckumformen gezielt umformbearbeitet werden kann.It turns out that the elastomer deformation proposed here can be used selectively in the context of calibration in contrast to external high pressure forming: it is possible to introduce compressive stresses on the gravure-side surface after the external high-pressure forming in a targeted manner, which leads to the compensation of residual stresses and thus to planar components. In addition, geometry geometries can be integrated that enable a flat component after spring-back. The required tool and pressing technology for the Kalibrierumformwerkzeug is simple and associated with low costs. The geometry of the elastomeric body serving as the active medium can be easily produced, in particular by casting, or by - in particular mechanical - editing. Elastomeric bodies are available in a variety of Shore hardnesses, which allows a broad and flexible application of the method. Furthermore, the procedure proposed here allows a greater freedom of design for bipolar plates, since now also the media side can be specifically formed during external high pressure forming.

Das Verfahren ist nicht auf Bipolarplatten beschränkt. Vielmehr ist es auch allgemein mithilfe des Verfahrens möglich, metallische Dünnblech-Strukturen zu kalibrieren.The method is not limited to bipolar plates. Rather, it is also generally possible by the method to calibrate metallic thin sheet structures.

Die Aufgabe wird auch gelöst, indem eine Bipolarplatte für eine Brennstoffzelle, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, geschaffen wird, welche durch ein Verfahren nach einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen erhältlich ist. Dabei verwirklichen sich in Zusammenhang mit der Bipolarplatte insbesondere die Vorteile, die auch bereits in Zusammenhang mit dem Verfahren erläutert wurden.The object is also achieved by providing a bipolar plate for a fuel cell, in particular for a motor vehicle, which is obtainable by a method according to one of the previously described embodiments. In particular, the advantages which have already been explained in connection with the method are realized in connection with the bipolar plate.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. The invention will be explained in more detail below with reference to the drawing.

Dabei zeigen:Showing:

1 eine schematische Darstellung eines Schritts einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Herstellen von Bipolarplatten; 1 a schematic representation of a step of an embodiment of a method for producing bipolar plates;

2 eine schematische Darstellung eines weiteren Schritts der Ausführungsform des Verfahrens gemäß 1, und 2 a schematic representation of a further step of the embodiment of the method according to 1 , and

3 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform des Verfahrens. 3 a schematic representation of a second embodiment of the method.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Schritts einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Herstellen von Bipolarplatten für Brennstoffzellen. Im Rahmen des Verfahrens wird zunächst ein blechförmiges Ausgangsmaterial zu einer Grundform 1 umgeformt. Das Umformen erfolgt bevorzugt durch Streckziehen und/oder Hydroformen. Besonders bevorzugt erfolgt das Umformen durch Außenhochdruckumformen, insbesondere durch hydraulisches Außenhochdruckumformen. 1 shows a schematic representation of a step of an embodiment of a method for producing bipolar plates for fuel cells. As part of the process, a sheet-like starting material is initially a basic form 1 reshaped. The forming is preferably carried out by ironing and / or hydroforming. Particularly preferably, the forming takes place by external high pressure forming, in particular by hydraulic external high pressure forming.

Die Grundform 1 wird anschließend in ein Kalibrierumformwerkzeug 3 eingebracht, wobei das Kalibrierumformwerkzeug 3 hier ein Obergesenk 5 und ein Untergesenk 7 aufweist. Wie durch einen Pfeil P dargestellt, sind das Obergesenk 5 und das Untergesenk 7 relativ zueinander verlagerbar, wobei eine zwischen dem Obergesenk 5 und dem Untergesenk 7 eingeschlossene Kavität 9 geöffnet und geschlossen werden kann. Vorzugsweise ist hier das Obergesenk 5 verlagerbar gehalten, wobei das Untergesenk 7 raumfest angeordnet ist. Dies kann aber auch umgekehrt der Fall sein. Alternativ ist es auch möglich, dass sowohl das Obergesenk 5 als auch das Untergesenk 7 relativ zueinander verlagerbar gehalten sind. Jedenfalls kann die Grundform 1 in die geöffnete Kavität 9 eingebracht werden.The basic form 1 then becomes a calibration tool 3 introduced, wherein the Kalibrierumformwerkzeug 3 here an upper part 5 and a lower part 7 having. As shown by an arrow P, the upper die 5 and the lower part 7 Relocatable relative to each other, with one between the upper die 5 and the lower part 7 enclosed cavity 9 can be opened and closed. Preferably, here is the upper die 5 kept displaceable, the lower die 7 is fixed in space. But this can also be the case the other way around. Alternatively, it is also possible that both the upper die 5 as well as the lower part 7 are held displaceable relative to each other. In any case, the basic form 1 into the opened cavity 9 be introduced.

In zumindest einem Gesenk des Kalibrierumformwerkzeugs 3, hier in dem Obergesenk 5, ist ein Elastomerkörper 11 angeordnet, der als Anlagekörper für die Grundform 1 beim Kalibrieren mit dem Kalibrierumformwerkzeug 3 verwendet wird. Der Elastomerkörper 11 weist vorzugsweise Polyurethan auf oder besteht aus Polyurethan.In at least one die of the Kalibrierumformwerkzeugs 3 , here in the upper Gesenk 5 , is an elastomeric body 11 arranged as an abutment body for the basic shape 1 when calibrating with the calibration tool 3 is used. The elastomer body 11 preferably has polyurethane or consists of polyurethane.

Eine beim Kalibrieren mit dem Kalibrierumformwerkzeug 3 in berührenden Kontakt mit der Grundform 1 gelangende Pressfläche 13 des Elastomerkörpers 11 ist bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel des Kalibrierumformwerkzeugs 3 und damit auch bei der hier dargestellten Ausführungsform des Verfahrens ohne Konturierung, das heißt rein planar, mithin flächig, ausgebildet.One when calibrating with the calibration tool 3 in touching contact with the basic form 1 reaching pressing surface 13 of the elastomer body 11 is in the embodiment of the Kalibrierumformwerkzeugs shown here 3 and thus also in the embodiment of the method illustrated here without contouring, that is to say purely planar, in other words planar.

Die Grundform 1 wird vorzugsweise so in die Kavität 9 eingebracht, dass eine zuvor beim Außenhochdruckumformen einem Druckmedium abgewandte Fläche 15 der Grundform 1 mit dem Elastomerkörper 11, insbesondere mit der Pressfläche 13, in berührenden Kontakt gebracht wird. Somit ist es möglich, in dem Kalibrierwerkzeug 3 eine beim Außenhochdruckumformen dem Druckmedium zugewandte Fläche 17, die auch als Druckmedienseite bezeichnet wird, mit hohem Druck auf eine neue Gravur zu pressen, insbesondere, indem diese dem Druckmedium beim Außenhochdruckumformen zugewandte Fläche 17 gegen das bevorzugt inelastische Material des Untergesenks 7 gepresst wird.The basic form 1 is preferably so in the cavity 9 introduced, that a previously facing away from the external pressure in a high pressure forming surface 15 the basic form 1 with the elastomeric body 11 , in particular with the pressing surface 13 , is brought into touching contact. Thus, it is possible in the calibration tool 3 a surface facing the pressure medium during external high pressure forming 17 , which is also referred to as the print media side, to press at high pressure on a new engraving, in particular, by these facing the pressure medium during external high pressure forming surface 17 against the preferably inelastic material of the lower die 7 is pressed.

Vorzugsweise wird beim Außenhochdruckumformen eine erste Gravur in die Grundform 1 eingebracht, wobei beim Kalibrieren in dem Kalibrierwerkzeug 3 in die beim Außenhochdruckumformen dem Druckmedium zugewandte Fläche 17 der Grundform 1 eine zweite Gravur eingebracht wird.Preferably, in external high pressure forming, a first engraving will be in the basic form 1 introduced, wherein during calibration in the calibration tool 3 in the surface facing the pressure medium during external high pressure forming 17 the basic form 1 a second engraving is introduced.

Bevorzugt wird die Grundform 1 nach dem Umformen des Ausgangsmaterials und vor dem Kalibrieren bearbeitet, insbesondere durch Schneiden oder Schweißen, bevorzugt durch Laserschneiden oder Laserschweißen.The basic form is preferred 1 machined after forming the starting material and before calibration, in particular by cutting or welding, preferably by laser cutting or laser welding.

2 zeigt einen weiteren Schritt der Ausführungsform des Verfahrens gemäß 1. Gleiche und funktionsgleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, sodass insofern auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird. Dabei ist dargestellt, dass die Grundform 1 in dem Kalibrierumformwerkzeug 3 kalibriert wird. Hierzu wird die Kavität 9 geschlossen, und das Untergesenk 7 sowie das Obergesenk 5 werden gegeneinander gepresst, bevorzugt indem das Obergesenk 5 auf das Untergesenk 7 abgesenkt wird. Dabei dient der Elastomerkörper 11 als Wirkmedium oder Druckmedium auf der dem Untergesenk 7 abgewandten Seite des Kalibrierumformwerkzeugs 3. 2 shows a further step of the embodiment of the method according to 1 , Identical and functionally identical elements are provided with the same reference numerals, so that reference is made to the preceding description. It is shown that the basic form 1 in the sizing tool 3 is calibrated. This is the cavity 9 closed, and the lower part 7 as well as the upper die 5 are pressed against each other, preferably by the upper die 5 on the lower part 7 is lowered. In this case, the elastomer body is used 11 as active medium or pressure medium on the lower die 7 opposite side of the Kalibrierumformwerkzeugs 3 ,

Insbesondere durch das Kalibrieren wird nun aus der Grundform 1 eine Bipolarplatte für eine Brennstoffzelle, insbesondere für eine Brennstoffzelle eines Kraftfahrzeugs, hergestellt.In particular, by the calibration is now from the basic form 1 a bipolar plate for a fuel cell, in particular for a fuel cell of a motor vehicle, produced.

3 zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens. Gleiche und funktionsgleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, sodass insofern auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird. Es zeigt sich, dass bei dieser Ausführungsform des Verfahrens ein Elastomerkörper 11 mit einer Pressfläche 13 verwendet wird, die eine Konturierung aufweist. Der Elastomerkörper 11 ist dadurch kein reines Elastomerkissen mehr, sondern vielmehr ein Elastomerwerkzeug, wobei er insbesondere mit Vorhaltegeometrien konturiert ausgebildet ist, sodass einzelne Bereiche der Grundform 1 beim Kalibrieren gezielt mit einem definierten Druck beaufschlagt werden, wodurch ein späteres Rückfedern maßlich aufgefangen werden kann. 3 shows a schematic representation of another embodiment of the method. Identical and functionally identical elements are provided with the same reference numerals, so that reference is made to the preceding description. It turns out that in this embodiment of the method, an elastomeric body 11 with a pressing surface 13 is used, which has a contouring. The elastomer body 11 is therefore no longer pure elastomer cushion, but rather an elastomeric tool, wherein it is contoured in particular with Vorhaltegeometrien so that individual areas of the basic form 1 During calibration, targeted pressure is applied to a defined pressure, whereby a later springback can be compensated dimensionally.

Insgesamt zeigt sich, dass mit dem hier vorgeschlagenen Verfahren und der hier vorgeschlagenen Bipolarplatte eine prozesssichere Montage erzielt werden kann, wobei insbesondere ein Verwölben der Bipolarplatte vermieden wird.Overall, it is shown that with the method proposed here and the bipolar plate proposed here, a reliable assembly can be achieved, in particular, a warping of the bipolar plate is avoided.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102011116993 A1 [0002] DE 102011116993 A1 [0002]

Claims (9)

Verfahren zum Herstellen von Bipolarplatten für Brennstoffzellen, mit folgenden Schritten: – Umformen eines blechförmigen Ausgangsmaterials zu einer Grundform (1) für eine Bipolarplatte; – Kalibrieren der Grundform (1) in einem Kalibrierumformwerkzeug (3), wobei – in zumindest einem Gesenk (5, 7) des Kalibrierumformwerkzeugs (3) ein Elastomerkörper (11) als Anlagekörper für die Grundform (1) beim Kalibrieren verwendet wird.Process for producing bipolar plates for fuel cells, comprising the following steps: - forming a sheet-like starting material into a basic shape ( 1 ) for a bipolar plate; - Calibrating the basic form ( 1 ) in a calibration forming tool ( 3 ), wherein - in at least one die ( 5 . 7 ) of the calibration forming tool ( 3 ) an elastomeric body ( 11 ) as an abutment body for the basic form ( 1 ) is used during calibration. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangsmaterial durch Streckziehen, durch Hydroformen, und/oder durch Außenhochdruckumformen, insbesondere durch hydraulisches Außenhochdruckumformen, zu der Grundform (1) umgeformt wird.A method according to claim 1, characterized in that the starting material by stretch drawing, by hydroforming, and / or by external high pressure forming, in particular by hydraulic external high pressure forming, to the basic form ( 1 ) is transformed. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Kalibrieren ein Kalibrierumformwerkzeug (3) verwendet wird, welches ein Obergesenk (5) und ein Untergesenk (7) aufweist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that for calibrating a Kalibrierumformwerkzeug ( 3 ), which is an upper die ( 5 ) and a lower die ( 7 ) having. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundform (1) nach dem Umformen des Ausgangsmaterials und vor dem Kalibrieren durch Schneiden oder Schweißen, insbesondere durch Laserschneiden oder Laserschweißen, bearbeitet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the basic form ( 1 ) after forming the starting material and prior to calibration by cutting or welding, in particular by laser cutting or laser welding, is processed. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Umformen des Ausgangsmaterials zu der Grundform (1) mittels Außenhochdruckumformen durchgeführt wird, wobei beim Kalibrieren eine beim Außenhochdruckumformen einem Druckmedium abgewandte Fläche (15) der Grundform (1) mit dem Elastomerkörper (11) in berührenden Kontakt gebracht wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the forming of the starting material to the basic form ( 1 ) is carried out by means of external high-pressure forming, wherein during calibration a surface facing away from a pressure medium during external high-pressure forming (FIG. 15 ) of the basic form ( 1 ) with the elastomeric body ( 11 ) is brought into touching contact. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Umformen des Ausgangsmaterials zu der Grundform (1) mittels Außenhochdruckumformen durchgeführt wird, wobei beim Außenhochdruckumformen eine erste Gravur in die Grundform eingebracht wird, wobei beim Kalibrieren in die beim Außenhochdruckumformen dem Druckmedium zugewandte Fläche (17) der Grundform (1) eine zweite Gravur eingebracht wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the forming of the starting material to the basic form ( 1 ) is carried out by means of external high-pressure forming, wherein a first engraving is introduced into the basic shape during external high-pressure forming, wherein during calibration in the surface facing the pressure medium during external high-pressure forming ( 17 ) of the basic form ( 1 ) a second engraving is introduced. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine beim Kalibrieren in berührenden Kontakt mit der Grundform (1) gelangende Pressfläche (13) des Elastomerkörpers (11) eine Konturierung aufweist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that during calibration in contact with the basic form ( 1 ) pressing surface ( 13 ) of the elastomeric body ( 11 ) has a contouring. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Elastomerkörper (11) verwendet wird, der Polyurethan aufweist oder aus Polyurethan besteht.Method according to one of the preceding claims, characterized in that an elastomeric body ( 11 ) is used, which has polyurethane or consists of polyurethane. Bipolarplatte, erhältlich durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8.A bipolar plate obtainable by a method according to any one of claims 1 to 8.
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