Jens Schäfer, M.Sc.

Das Stapeln von Membran-Elektroden-Einheiten (MEA) und Bipolarplatten ist ein Schlüsselprozess in der Brennstoffzellen-Stack-Produktion, bei dem die Anforderungen an eine hohe Genauigkeit und eine möglichst kurze Prozesszeit berücksichtigt werden müssen. In diesem Beitrag werden technische Systeme für die Montage von Brennstoffzellenstapeln hinsichtlich der Handhabung, des Greifens und der Ausrichtung der Komponenten analysiert. Die verschiedenen Methoden werden verglichen und bewertet, gefolgt von einem neuartigen System, das eine on-the-fly Messung der Position ermöglicht.

Polymer electrolyte membrane (PEM) fuel cells consist of hundreds of individual layers, which need to be precisely stacked onto each other in a pick-and-place process in order to ensure a functioning product. Common automated pick-and-place systems usually feature an external camera for position detection of the individual layers. However, an external position detection increases cycle time and reduces the overall efficiency of the assembly system. Thus, this approach presents a camera, which is integrated into a flat surface vacuum gripper to detect and measure the position of components on-the-fly while grasping. The camera makes use of the suction openings necessary for grasping itself. Incoming light is detected and an aperture photometry is being applied to the image. Different methods for the component position detection will be presented and compared to a precise stereo camera reference measurement for the components actual position. With the reference the measurement accuracy of the novel gripper configuration is derived.

The assembly of proton exchange membrane fuel cell (PEMFC) is a complex process. The joint action of the assembly load and the working temperature causes an uneven stress distribution among the components and produces a certain degree of deformation. In addition, the assembly process is often related to load transfer, material transfer, energy exchange, multi-phase flow and electrochemical reaction. At present, the manufacturing cost of fuel cells is extremely high, and assembly cost accounts for a large proportion. Assembly techniques with low efficiency and accuracy further increase manufacturing costs. Therefore, there is an urgent need for further research on stack assembly theory and techniques to improve stack assembly efficiency and reduce costs. Based on a survey of the literature, the research status of assembly load, assembly load optimisation, assembly mechanism, and automatic assembly are summarised. Based on comprehensive analyses, this review proposes the development trends of assembly key techniques for fuel cell stacks, and provides a helpful reference for researchers and producers. In the future, the research of assembly technique should pay more attention to the assembly load of fuel cell under on-line conditions and the joint influence of assembly load and other stresses. The assembly mechanism should be designed according to the application scenario of fuel cell and be more convenient to dynamically adjust the assembly load. The review also points out that automation is the development direction of assembly technique. The design, manufacture and assembly of fuel cells need to be better coordinated.

The assembly of proton exchange membrane fuel cell (PEMFC) is a complex process. The joint action of the assembly load and the working temperature causes an uneven stress distribution among the components and produces a certain degree of deformation. In addition, the assembly process is often related to load transfer, material transfer, energy exchange, multi-phase flow and electrochemical reaction. At present, the manufacturing cost of fuel cells is extremely high, and assembly cost accounts for a large proportion. Assembly techniques with low efficiency and accuracy further increase manufacturing costs. Therefore, there is an urgent need for further research on stack assembly theory and techniques to improve stack assembly efficiency and reduce costs. Based on a survey of the literature, the research status of assembly load, assembly load optimisation, assembly mechanism, and automatic assembly are summarised. Based on comprehensive analyses, this review proposes the development trends of assembly key techniques for fuel cell stacks, and provides a helpful reference for researchers and producers. In the future, the research of assembly technique should pay more attention to the assembly load of fuel cell under on-line conditions and the joint influence of assembly load and other stresses. The assembly mechanism should be designed according to the application scenario of fuel cell and be more convenient to dynamically adjust the assembly load. The review also points out that automation is the development direction of assembly technique. The design, manufacture and assembly of fuel cells need to be better coordinated.

Die Elektrifizierung des Antriebsstranges wird von vielen Unternehmen als große Herausforderung gesehen: Für Bauteile oder Produktionsanlagen, die bisher fest im Produktportfolio des Unternehmens verankert waren, wird eine stark abnehmende Bedeutung erwartet. Gleichzeitig sind neue Produkte und Fertigungsanlagen gefragt ? Der Transformationsprozess zur Elektromobilität kann somit auch als Chance verstanden werden, dort eigene fertigungstechnische Kompetenzen einzubringen und zusätzlich notwendige Kompetenzen aufzubauen. Zielsetzung des Leitfadens Fit4E ist es insbesondere, kleine und mittlere Unternehmen dabei methodisch zu unterstützen, diese Chance wahrzunehmen und somit am wachsenden Markt Elektromobilität zu partizipieren. Grundlage des Leitfadens ist ein Workshopkonzept, welches bei zwei Pilotunternehmen erprobt und weiterentwickelt wurde. Der Inhalt des Leitfadens orientiert sich dabei an den drei Phasen eines Workshops (Vorbereitung, Durchführung und Nachbereitung) und stellt darin die jeweils eingesetzten Methoden vor. Neben der vermittelten Wissensbasis können in den Workshops erste vielversprechende neue Anwendungsgebiete identi ziert werden. Dadurch kann der Workshop als Grundlage zur systematischen Entwicklung neuer Geschäftsfelder eingesetzt werden.

Die Automobilindustrie steckt in einem Transformationsprozess un-geahnten Ausmaßes und Ausgangs. Ob durch striktere europäische Abgasgrenzwerte, den Zwang lokaler Emissionsfreiheit oder den Druck des chinesischen Marktes beim Kampf um eine neue Vorherrschaftsrolle - die Gründe deutscher Automobilisten zur Elektrifizierung sind vielschichtig und die Folgen kaum abschätzbar. Die Frage, ob neue Antriebstechnologien in den Markt eingeführt wer-den, stellt sich mittlerweile kein Automobilhersteller mehr, stattdessen verbleibt die Frage nach dem ?wie?. Mit der diesjährigen wbk Herbsttagung ?Auf dem Weg zur Elektromobilität ? Wettbewerbsfaktor Produktionstechnik? wollen wir die vorhandenen Chancen im Bereich der Produktionstechnik für die Elektromobilität aufzeigen und einen Beitrag dazu leisten, dass diese auch genutzt werden. Hochkarätige Impulsvorträge aus Industrie und Forschung schaffen die Diskussionsbasis für einen Informationsaustausch zur Elektromobilität. Die wbk-Herbsttagung bietet dabei eine Plattform für den Dialog zwischen Politik, Anwendern, Produzenten, Anlagenbauern sowie dem wbk als Forschungspartner vor Ort.

This paper proposes a systematic approach for both, a remanufacturable battery module and an automated remanufacturing station. In the beginning the joints in a battery module are investigated and categorized, followed by an evaluation of alternatives. Based on the evaluation, a novel battery module and an automated remanufacturing station are presented. As a result, it is possible to replace an individual battery cell while maintaining the integrity of the battery module, leading to a value added product that can be brought back to market.