Laserschweißen von Brennstoffzellen (Bipolarplatten)

Der Einsatz von Brennstoffzellen bietet eine flexible Möglichkeit, elektrische Energie direkt beim Verbraucher zu erzeugen. Dafür wird aus Wasserstoff und dem Sauerstoff aus der Umgebungsluft elektrische Energie, Wasser und Abwärme erzeugt. 

Dieser Prozess findet zwischen Bipolarplatten statt. Zur Erzeugung von hohen Spannungen wie sie im Automobilbau benötigt werden, müssen mehrere solcher Platten miteinander verschaltet werden. Brennstoffzellen für Elektrofahrzeuge können daher 200 oder mehr Bipolarplatten enthalten. 

Bipolarplatten dienen auch zur Führung eines Kühlmediums und müssen daher dicht sein. Sie bestehen aus zwei Edelstahlfolien, die mittels einem Laser verschweißt werden. 
 

Prozessanforderung Produktivität

Bipolarplatten weisen eine oder mehrere umlaufende Dichtnähte auf, sowie zahlreiche kurze Schweißnähte zur elektrischen Kontaktierung zwischen den Platten. Pro Platte können daher 1-2 m Schweißnaht - oder noch mehr - erforderlich sein. In Kombination mit der hohen Stückzahl ergibt sich für einen wirtschaftlichen Betrieb die Notwendigkeit, mit hohen Geschwindigkeiten zu schweißen.

Das scannerbasierte Remote-Laserschweißen eignet sich hervorragend, um die umlaufende Naht und die Kontaktierungen ohne Unterbrechung nacheinander zu schweißen. Werden mehrere Scan-Systeme gleichzeitig eingesetzt, können Nähte simultan geschweißt werden, was den Durchsatz weiter steigert.
 

Prozessanforderung Präzision

Eine weitere relevante Systemanforderung ist der Einsatz von Single-Mode Lasern, um besonders schmale Nähte zu generieren. Dafür eignen sich besonders die Scan-Systeme intelliSCAN FT und fiberSYS.

Der intelliSCAN FT eignet sich besonders zur Prozess-Evaluation in Verbindung mit dem diffraktiven optischen Elementen (DOE) zur Erzeugung eines angepassten Strahlprofiles. Diese Optimierung erlaubt fehlerfreies Fügen, auch bei Vorschubgeschwindigkeiten über 60 m/min. 

fiberSYS Scanner zeichnen sich durch ihre Kompaktheit und sehr präzise Nahtführung aus. Mehrere Scanner können im gleichen Bearbeitungsfeld eine Bipolarplatte bearbeiten. Dank neuster Galvanometer-Technologie kann die Naht hochgenau gesetzt werden, wie bei den grazilen Strukturen der Kühlkanäle erforderlich. 
 

Typische Systemkonfiguration für hohe Stückzahlen