Verfahrensvergleich zur Formgebung metallischer Bipolarplatten – Hohlprägen vs. Hohlprägewalzen

Im Rahmen des Forschungsvorhabens konnten grundlegende Erkenntnisse über die Wirkzusammenhänge und Grenzen des Hohlprägewalzens von metallischen Bipolarplatten (BPP) aus Edelstahlfolie erarbeitet werden. Das bisher wenig erforschte Verfahren bietet die Möglichkeit, höhere Produktionsraten als die derzeit eingesetzten Verfahren Hohlprägen und Blechhochdruckumformen zu erreichen. Für das Walzverfahren wurden die Grenzen der Abbildbarkeit geometrischer Elemente von BPP ermittelt, die tatsächlich erreichbaren Produktionsraten abgeschätzt und mit den Ergebnissen aus parallelen Untersuchungen zum Hohlprägen verglichen. Die Analyse des Hohlprägewalzens erfolgte zunächst mittels FE-Simulation auf Basis zuvor definierter Anforderungen an eine Demonstrator-Geometrie, die Anlagen- und Werkzeugtechnik.

Die Ergebnisse wurden in Werkzeugkonstruktion und Prozessführung am Versuchsstand umgesetzt. Anhand der Versuchsergebnisse wurde das Simulationsmodell validiert und weitere Prozessverbesserungen erzielt. Durch die Auswertung von Prozessdaten und Messergebnissen wurde abgeleitet, welche Geometrieelemente darstellbar und welche Zykluszeiten unter Einhaltung definierter Toleranzen realisierbar sind.

Als wesentliches Ergebnis werden die erzielten Ergebnisse für das Hohlprägen und das Hohlprägewalzen dargestellt. Der Fokus liegt dabei auf der Abbildbarkeit, der Abbildungsgenauigkeit und der Produktionsgeschwindigkeit. Die Projektergebnisse ermöglichen KMU-starken Branchen (Zulieferer, Anlagen- und Werkzeugbauer) den Zugang zum wachsenden Markt für metallische BPP. Entsprechende Produkte und Dienstleistungen können genauer auf die Anforderungen des Hohlprägens und des Hohlprägewalzens abgestimmt werden. Insbesondere durch die Fokussierung der Untersuchungen auf die Ermittlung von Prozessparametern und einzuhaltenden Randbedingungen beim Hohlprägewalzen wurde der Einstieg in den BPP-Markt entscheidend vorbereitet und eröffnet.