CN103178276B - 用于生产金属双极板的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于生产由金属带薄板制成的双极板的方法和装置，该双极板具有用于板中的流动区、内部形状如孔和缝隙的表面结构以及在其外形上的基准几何结构。本发明的目的是，在取消轮廓再加工和保证经济优点的条件下通过在压机上的变形明显提高双极板的形状精度和尺寸保持性。该目的这样实现，即作为压机使用具有至少是三级的顺序复合模具的液压精密冲裁压力机，在其第一级中在金属带中部分地自由切割坯料，接着在第二级中以至少2500kN至3500kN的变形力通过压力变形在连接着的坯料中加工出表面结构、通过切割在坯料中和坯料上加工出内部形状、缝隙和基准几何结构，然后在第三级中顺序地以行程的节拍执行对外轮廓的切割和对完成的双极板坯料的输出。

Description

用于生产金属双极板的方法和装置
技术领域
本发明涉及一种用于生产由金属带薄板/金属带箔制成的双极板的方法，该双极板具有用于流动区的表面结构、内部形状/内轮廓如孔和板里面的缝隙以及在其外部形状/外轮廓上具有至少一基准几何结构，在该方法中，将金属带输送到在压机顶杆的下死点中打开并且在压机顶杆的上死点中闭合的模具里面，在闭合时将金属带夹紧在由至少一变形/成形凸模、切割凸模和冲孔凸模和一导向结构组成的、固定在压机台上的模具上部分与一包含至少一切割底模的、执行上死点与下死点之间的行程的模具下部分之间，并接着使金属带经受切割和变形操作。
本发明还涉及一种用于生产由金属带薄板制成的双极板的装置，该双极板具有用于流动区的表面结构、内部形状如孔和板里面的缝隙以及在其外部形状上的基准几何结构，该装置具有通过压机顶杆驱动的顺序复合模具，该顺序复合模具的固定在压机台上的模具上部分包含至少一冲孔凸模和切割凸模以及一凸模导向嵌件，而该顺序复合模具的执行在顶杆的上、下死点之间的行程的模具下部分包含至少一切割底模。
背景技术
已知用于燃料电池的双极板包括阳极侧和阴极侧，它们可选地通过中间壁(连接板)相互分开。阳极侧和阴极侧设计成具有某种结构(一般为波形结构)的平的板，其在燃料电池中的功能是，保证燃料电池的电连接并且保证对燃料电池的氢气和作为氧化剂的空气/氧气的供给。
为了在燃料电池的横截面上均匀地实现对燃料电池的供给，双极板具有流动区，该流动区由多个并排的通道或沟槽形成，通过这些通道或沟槽使工艺气体沿着沟槽流动到反应区并且排出所产生的产物水。同时双极板具有相互分开的小孔，通过这些小孔将作为燃烧气体的氢气、作为氧化剂的空气/氧气和作为冷却剂的水输送到相应的流动通道。
对双极板提出了复杂的技术要求，它们是，能以微小的电阻传导气体和电流，具有高的抵制化学侵蚀的抵抗力，能排出所产生的反应热，对于燃烧气体、氧气和水的耐腐蚀性，能使气体相互分开，具有耐高温性和高的机械强度、轻重量下的形状稳定性以及具有小的体积。
已知对于这种双极板使用薄的金属薄板/金属箔，通过冲压、深拉、冲切或基于有效介质的变形工艺、例如液压成型使所述金属薄板成为所期望的形状(DE 10 2005 021487 A1，DE 10 2009 059 769，DE 10 2004 016 318 A1，DE 10 2009 036 039 A1)。
所有这些已知的解决方案都具有以下缺陷，即不能保证所要求的形状精度。这导致，在双极板的小孔和通道几何形状方面存在错位，它们可能导致燃料电池的与安全性有关的功能故障。
热工艺(见DE 10 0210022094 A1)由于所产生的毛刺通常需要成本昂贵的后处理。
由DE 10 2010 020 178 A1还已知一种用于生产燃料电池组的金属双极板的方法，该双极板分别在其两个侧上具有气体分布结构。气体分布结构在两侧同时通过局部剪切产生。
这种已知方法的厚度范围限制在0.5mm至5mm上，因此双极板达到相当大的重量和非常大的尺寸。
发明内容
相对于现有技术，本发明的目的在于，在取消对轮廓的再加工并保持经济上的优点的条件下通过在精密冲裁压力机上的变形明显提高双极板的形状精度和尺寸保持性/尺寸稳定性。
这个目的通过一种开头所述类型的方法和装置实现。
按照本发明的解决方案的重点在于，以尽可能大的变形力在精密冲裁压力机的中心利用一至少是三级的顺序复合模具执行在金属薄板上的变形操作，在该顺序复合模具的第一级中在金属带中局部地自由切割坯料，接着在第二级中以至少2500kN至3500kN的变形力通过压力变形/压力成形在坯料中加工出表面结构，通过切割在坯料中或坯料上加工出内部形状、缝隙和基准几何结构，然后在第三级中顺序地以行程的节拍执行对外轮廓的切割和对完成的双极板坯料的输出。
有利的是，使表面结构通过模具下部分中的阴模(Gesenkform)和模具上部分中的适合的压模以及使双极板中的内部形状(孔)和缝隙通过模具上部分中的切割凸模和冲孔凸模和设置在模具下部分的底模板中的底模开口顺序地、但是在同一个操作内产生。
这保证，所有重要的局部几何结构实现相互间尽可能最好的尺寸保持性并且不再需要探针以保证被变形的要切割的轮廓的尺寸保持性。
另一优点是，通过压力变形在坯料中可以成形出各种不同的表面结构、优选沟槽区、蜿蜒形或螺旋形的通道、或结节区，并且产生具有不同横截面形状、例如u形、椭圆形、半圆形、抛物线形或v形横截面的沟槽或通道，由此，按照本发明的方法在双极板制造商的市场需求方面是极灵活多变的。
在本发明方法的一优选扩展方案中执行以下其他措施：
a)自由切割双极板坯料的端面边缘并可选地自由切割双极板坯料的侧面边缘，其中，坯料保持连接在金属带上，
b)在变形凸模、冲孔凸模和切割凸模回程时打开模具并且输入带有被自由切割的坯料的金属带以进行压力变形、冲孔和切割，其中，在重新夹紧金属带以后在保持坯料连接在金属带上的条件下以紧接着的顺序在第二工作级内首先执行表面结构的压力变形，接着执行在坯料内部的冲孔和对坯料外部形状上的基准几何结构的切割，
c)在变形凸模、切割凸模和冲孔凸模驶回到上死点时重新打开模具并且在第三工作级中输入经自由切割、压力变形、冲孔和切割的坯料以切割双极板外轮廓，其中，使坯料从之前夹紧的金属带分离并且在下落运动以后在切割平面正下方利用输送带将坯料从闭合的模具中输出。
对于双极板上的电接触已经证实适宜的是，在变形凸模、冲孔凸模和切割凸模回程期间，在第二工作级内部使坯料的端面边缘通过设置在模具上部分中的弯曲凸模变形成在竖直地朝向模具上部分竖立的腿边，由此不影响坯料的形状精度和尺寸保持性，因为坯料仍固定在夹紧的状态。
特别有利的是，在第二、第三工作级之间可选地执行空行程形式的另一工作级。这保证，伴随着相当大的变形力而来的张紧状态不会在下一个坯料中起作用，这是因为前后衔接的坯料在金属带中具有足够的间距。
在本发明方法的另一扩展方案中，作为金属带薄板，使用由特种钢(优选1.4404特种钢、X2CrNiMo18-14-3)、钢、铝、铝合金、钛、钛合金和哈斯特镍合金制成的薄板，其厚度为0.1mm至0.5mm、优选0.1mm。当然，使用金属化合物合金也属于本发明。
对于按照本发明生产的坯料的组装，特别有利的是，在坯料的外部形状中切割出多个基准部作为基准几何结构，这些基准部在拼合和装配时保证各个坯料的精确取向和位置。
按照本发明装置的突出之处在于，所述顺序复合模具至少包括第一级、第二级和第三级，所述第一级用于部分地自由切割用于双极板的坯料的端面边缘并且可选地部分地自由切割用于双极板的坯料的侧面边缘，所述第二级用于在坯料中成形出表面结构、用于打孔出内部形状和在被自由切割的、但是还连接着的坯料上切割出基准几何结构，所述第三级用于切割外轮廓并且从模具输出完成的双极板，其中，作为压机设有一精密冲裁压力机，其具有彼此相对地液压作用在模具上部分和模具下部分上的环齿活塞和顶件器活塞，环齿活塞和顶件器活塞这样相互协调，使得在第二级中至少一用于变形的压模相对于冲孔凸模和切割凸模在行程运动期间超前于冲孔凸模和切割凸模。
在本发明装置的另一适宜的扩展结构中，模具下部分包括至少一安装在一座部中的阴模，该阴模具有与双极板中的表面结构和孔的形状、造型和位置相适配的结构，模具上部分包括至少一相应地适配于阴模的、安装在导向结构中的、具有适当设计的表面结构的压模。
在本发明装置的另一扩展结构中，所述第一级在模具下部分中至少包括设置在切割底模中的、用于局部自由切割的第一切割口和第二切割口，第一级还在模具上部分中包括自由切割凸模，其中第一、第二切割口配设有废料通道，该废料通道延伸到设置在模具下部分下方的用于从模具排出废料的输送带。
按照本发明装置的另一有利实施例，第二级在模具下部分中包括至少一安装在座部中的阴模，该阴模具有与双极板中的表面结构的形状、造型和位置相适配的表面结构，第二级在模具下部分中还包括至少一设置在切割底模中的用于内部形状凸模/内轮廓凸模和切割凸模的第三切割口和第四切割口，第二级还包括至少一相应地适配于阴模的、安装在凸模导向嵌件中的压模，该压模具有适当设计的表面结构，第二级在模具上部分中包括至少一内部形状凸模和切割凸模，其中，第三、第四切割口分别配设有废料通道，该废料通道延伸到设置在模具下部分下方的用于从模具排出废料的输送带。
在本发明装置的另一优选扩展结构中规定，所述第三级在模具上部分中包括至少一用于完全切下坯料的外轮廓切割凸模，第三级还包括至少一设置在切割底模中的第五切割口，其中，第五切割口配设有输出通道，该输出通道延伸到设置在模具下部分下方的用于从闭合的模具输出完成的坯料的输送带。
按照本发明装置的一优选变型实施例，在第二级与第三级之间插入有空行程级形式的另一级。
对于电接触特别有利的是，在第二级中将至少一弯曲凸模集成在模具上部分中，用以使坯料的端面边缘弯曲。这个弯曲凸模在冲压凸模、冲孔凸模和切割凸模的回程期间垂直地朝向模具下部分运动，并由此使坯料的端面边缘变形成竖立的腿边。
所述阴模和压模具有由沟槽或者蜿蜒形或螺旋形的通道或者结节组成的表面结构，由此能够费用不高地使本发明装置配备不同的表面结构。
因此也可以使表面结构的沟槽或通道具有各种不同的所期望的横截面形状、例如u形、椭圆形、半圆形、抛物线形或v形的横截面。同样，本发明装置也能够使用由特种钢、优选1.4404特种钢或X2CrNiMo18-14-3特种钢、钢、铝、铝合金、钛、钛合金和哈斯特镍合金制成的、厚度为0.1mm至0.5mm、优选0.1mm的金属带薄板。
按照本发明装置的一个方面，所述坯料具有多个基准几何结构。
按照本发明的解决方案的突出之处尤其在于，在取消对轮廓的再加工并且保证经济上优点的条件下提供具有高的形状精度和尺寸保持性的阳极侧和阴极侧的双极板。
由下面的描述参照附图给出其它优点和细节。
附图说明
下面借助于实施例详细解释本发明。附图示出
图1按照现有技术的具有表面结构、内部形状和基准几何结构的双极板的视图，
图2按照图1的A-A线的剖面，
图3本发明的装置在打开状态的剖面图，
图4本发明方法的过程示意图，
图5用于成形表面结构的阴模的透视图，
图6用于成形表面结构的压模的透视图，
图7各种不同的表面结构的视图，它们通过按照本发明的方法/装置成形在双极板坯料里面。
附图标记列表：
1 按照现有技术的双极板
2，3 1的板
4 1的中间板
5 2、3的表面结构
6 焊缝
7，8，9 1中的输入口
10，11，12 1中的排出口
13，14，15 基准几何结构
16 金属带薄板
17 模具下部分
18 模具上部分
19 模具
20 切割底模
21 压机立柱
22 精密冲裁压力机
23 22的压机台
24 环齿活塞
25 压力销
26 用于变形的压模
27 保持板
28 上部的模具更换板
29 上部的下嵌件
30 自由切割凸模
31 内部形状凸模
32 用于基准几何结构的切割凸模
33 外轮廓切割凸模
34 凸模导向嵌件
34a 导向座
35 弹性部件
36 下部更换板
37 压机顶杆
38 下部的下嵌件
39 顶压板
40 顶件器活塞
41 第一切割口
42 第二切割口
43 第三切割口
44 第四切割口
45 第五切割口
46，48，48a，50 排出通道
47，49，51 输送带
52 用于阴模的座部
53 阴模
101 冷却剂
102，103 流动区
104 膜片
L 金属带薄板16的运动方向
OT 上死点
UT 下死点
Z 坯料
I，II，III，IIIa 工作级
具体实施方式
图1和2示出按照现有技术的多层金属双极板1的示例。这种已知的双极板由第一板2、第二板3和插入到第一板2与第二板3之间的中间板4组成。在板2和3里面在板纵向上加工有——例如通道或沟槽形式的——表面结构5，由此使中间板4的一侧与第一板2形成一用于冷却剂101的所谓的流动区(Flowfield)，并且中间板4的另一侧与第二板3形成用于冷却剂101的另一流动区。流动区102和103能够使反应物(氢气、空气/氧气)均匀地分布在传导质子的膜片104的左侧和右侧。通过焊缝6a实现双极板1的固定和电阻最小化。板2、3和4在其端面边缘S和侧面边缘SR上环绕地以焊缝6流体密封地连接。
板2和3在端面区域S中并且局部地在侧面边缘SR处具有用于氢气的输入口7、用于空气/氧气的输入口8和用于冷却剂的输入口9以及相应的用于冷却剂和反应产品的排出口10、11和12。
在双极板1的两个端面区域S中加工有基准几何结构13、14和15。通过基准几何结构13、14和15要实现，由变形/成形加工引起的形状误差在接着组装时被补偿并且特别是双极板各个层的错位被减到最小。
在图3中简示出按照本发明的装置。卷绕成未示出的卷材的金属带薄板16由材料1.4404特种钢或X2CrNiMo18-14-3制成，具有0.1mm的厚度，金属带薄板在模具下部分17与模具上部分18之间输送到打开的模具19中。金属带薄板16整面地放置在模具下部分17的切割底模20上。
模具上部分18不可移动地固定在由精密冲裁压力机22的压机立柱21保持的上部压机台23上。在压机台23中导引可由精密冲裁压力机22的环齿液压系统操纵的环齿活塞24，该环齿活塞通过压力销25作用于成型模的压模26上。压力销25在由上部的模具更换板28容纳的保持板27中和上底座29中可轴向移动，由此保证，变形力能没有倾翻转矩地传递到压模26上。
其它主动部件例如用于从金属带薄板16部分地自由切割坯料Z的自由切割凸模30、用于冲孔出内部形状/内轮廓(输入口7、8、9和排出口10、11、12)的内部形状凸模/内轮廓凸模31、用于切割出基准几何结构13、14和15的切割凸模32以及外轮廓切割凸模33固定在上底座29上。自由切割凸模30、内部形状凸模31、切割凸模32和外轮廓切割凸模33在凸模导向嵌件34中被导引，该凸模导向嵌件位于导向座34a中。
在凸模导向嵌件34与上底座29之间存在有弹性部件35，以便夹紧金属带薄板16并且实现用于主动部件30、31、32和33的切割行程。
模具下部分17具有下部更换板36，该下部更换板直接与精密冲裁压力机22的压机顶杆37连接，该压机顶杆执行在下死点UT与上死点OT之间的往复运动。在下部更换板36上固定有下底座38，在该下底座中容纳有下部顶压板39，顶件器液压系统的顶件器活塞40对顶压板作功。
在下底座38上具有切割底模20，该切割底模具有用于自由切割凸模30的第一切割口41和第二切割口43、用于内部形状凸模31的第三切割口42、用于基准几何结构的第四切割口44和用于外轮廓切割凸模33的第五切割口45。切割口41和42分别配设有排出通道46，该排出通道穿过下底座38延伸并且一直通到设置在切割口41和42下方的公共输送带47。由此在模具闭合时也能够毫无问题地排出切割废料。
同样，切割口43和44分别配设有排出通道48，通过排出通道48使切割废料排出到公共的输送带49上。在切割口45下面穿过下底座38竖直延伸地存在一用于将完成的坯料Z输出到另一输送带51上的排出通道50。此外在下底座38上在一座部52中设置有阴模(Gesenkform)53，该阴模与属于模具上部分18的压模26相匹配用以变形/成形加工。
下面参照图4结合图3详细解释本发明方法的过程。在图4中为清楚起见只示出模具下部分17与沿运动方向L输送的金属带薄板16。按照本发明的用于执行本发明方法的装置在这个示例中由四个级组成，即用于部分地自由切割双极板1坯料Z的端面边缘S和侧面边缘SR的第一级I；用于在坯料Z中成形表面结构5、用于冲孔出输入口7、8、9和排出口10、11、12和在被自由切割的坯料Z中切割出基准几何结构13、14和15的第二级II；作为空行程级的附加级IIIa；以及用于切割外轮廓和从模具中输出完成的坯料Z的级III。作为压机，使用精密冲裁压力机22，其具有彼此相对地液压作用在模具上部分18和模具下部分17上的环齿活塞24和顶件器活塞40。
在开始操作前，在模具上部分18的凸模导向嵌件34与模具下部分17的切割底模20之间夹紧金属带薄板16。在第一级I中利用自由切割凸模30在切割底模20中的相应切割口41或43上局部地在端面边缘S和侧面边缘SR处自由切割坯料Z。坯料Z的其余部位保持连接在金属带薄板16上。
模具在主动部件回程时打开并且释放夹紧的金属带薄板16。未示出的进给机构将金属带薄板16与连接着的坯料Z移动到级II，在那里金属带薄板16在模具闭合时重新被夹紧。
环齿液压系统这样协调，使得压模26相对于冲孔凸模31和切割凸模32在其行程运动期间超前于冲孔凸模31和切割凸模32。这使得在级II内部能够以紧接着的顺序先后执行变形和切割，其中坯料Z仍保持连接在金属带薄板16上。
压模26和阴模53配备有相互协调的表面结构，该表面结构对应于在双极板1流动区中所期望的表面结构5(见图7)。
用于在连接着的坯料Z中成形表面结构的变形力为至少2500kN至3500kN，由此保证，整个流动区得到均匀的结构。
当在级II中的变形、冲孔和切割结束以后，主动部件再次执行回程并且模具打开。
金属带薄板16与连接着的经变形和切割的坯料Z可以通过进给机构推进到级IIIa，在该级中仅执行空行程。这保证，在各坯料Z之间产生足够的距离并且在下一个坯料中排除由于相当大的变形力而引起的不期望的夹紧状态的过作用/蔓延。
在重新打开模具以后，进给机构将金属带薄板16与连接着的坯料Z移动到级III。金属带和坯料Z被夹紧。外部形状切割凸模33使坯料7在切割口45处完全与金属带薄板16分开。接着，完成的坯料Z通过排出通道50落到输送带51上，该输送带51将坯料从模具送走。
图5和6示出固定在模具下部分的下部更换板36上的阴模53和容纳在模具上部分的凸模导向嵌件34中的压模26。
图7示出用于压模26和阴模53的可能的表面结构，它们可以预固定为用于各种不同表面结构的可更换的单元。
通过按照本发明的方法能够毫无问题地以高的效率和尺寸保持性经济地生产用于双极板的阳极板和阴极板以及中间板。

Claims (30)

1.一种用于生产由金属带薄板制成的双极板的方法，该双极板具有用于流动区的表面结构、双极板中的内部形状和缝隙以及具有在该双极板的外部形状上的基准几何结构，在该方法中，将金属带输入在压机顶杆的下死点中打开并且在压机顶杆的上死点中闭合的模具，在闭合时将金属带夹紧在一至少由变形凸模、切割凸模和冲孔凸模和导向结构组成的、固定在压机台上的模具上部分与一至少包含切割底模的、执行在上死点与下死点之间的行程的模具下部分之间，并接着使金属带经受切割和变形操作，其特征在于，使用液压的精密冲裁压力机作为压机，该精密冲裁压力机具有一至少是三级的顺序复合模具，在该顺序复合模具的第一级中在金属带中局部地自由切割坯料，接着在第二级中以至少2500kN至3500kN的变形力通过压力变形在坯料中加工出表面结构、通过切割在坯料中或坯料上加工出内部形状、缝隙和基准几何结构，然后在第三级中顺序地以行程的节拍执行对外轮廓的切割和对完成的双极板坯料的输出。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述内部形状是孔。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在相同的操作内顺序地通过模具下部分中的阴模和模具上部分中的适合的压模产生表面结构以及通过模具上部分中的切割凸模和冲孔凸模和模具下部分中的切割底模产生双极板中的内部形状和缝隙。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，通过压力变形在坯料中成形出各种不同的表面结构。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述表面结构是沟槽区、蜿蜒形或螺旋形的通道或结节区。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，产生具有不同横截面形状的沟槽或通道。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，产生具有U形、椭圆形、半圆形、抛物线形或V形横截面的沟槽或通道。
8.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于下面的特征：
a)自由切割双极板坯料的端面边缘和可选地自由切割双极板坯料的侧面边缘，其中坯料保持连接在金属带上，
b)在变形凸模、冲孔凸模和切割凸模回程时打开模具并且输入带有被自由切割的坯料的金属带以进行压力变形、冲孔和切割，其中在重新夹紧金属带以后，在保持坯料连接在金属带上的条件下，在第二工作级内部以紧接着的顺序首先执行表面结构的压力变形，接着执行在坯料内部的冲孔和对坯料外部形状上的基准几何结构的切割，
c)在变形凸模、切割凸模和冲孔凸模驶回到上死点时重新打开模具并且在第三工作级中输入经自由切割、压力变形、冲孔和切割的坯料以切割双极板的外轮廓，其中，使坯料与事先夹紧的金属带分离开来并且在下落运动以后在切割平面正下方利用输送带将坯料从闭合的模具中输出。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在变形凸模、冲孔凸模和切割凸模回程期间在第二工作级内部使坯料的端面边缘通过设置在模具下部分中的通过精密冲裁压力机的顶杆驱动的弯曲凸模变形成竖直地朝向模具上部分竖立的腿边。
10.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在第二工作级与第三工作级之间可选地执行空行程形式的另一工作级。
11.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，作为金属带薄板，使用厚度为0.1mm至0.5mm的、由钢、铝、铝合金、钛、钛合金或哈斯特镍合金制成的薄板。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，使用由特种钢制成的薄板作为金属带薄板。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所使用的特种钢为1.4404特种钢或X2CrNiMo18-14-3特种钢。
14.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，使用厚度为0.1mm的薄板作为金属带薄板。
15.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在坯料的外部形状中切割出多个基准部作为基准几何结构。
16.一种用于执行如权利要求1所述方法的、用于生产由金属带薄板制成的双极板的装置，该双极板具有用于流动区的表面结构、双极板(1)中的内部形状(7，8，9，10，11，12)和缝隙以及具有在该双极板的外部形状上的基准几何结构(14，15，16)，该装置具有通过压机顶杆(37)驱动的顺序复合模具(19)，该顺序复合模具的固定在压机台(23)上的模具上部分(18)至少包含一冲孔凸模(31)和切割凸模(32)以及一凸模导向嵌件(34)，而该顺序复合模具的执行在顶杆(37)的上死点与下死点之间的行程的模具下部分(17)至少包含一切割底模(20)，其特征在于，所述顺序复合模具至少包括第一级(I)、第二级(II)和第三级(III)，所述第一级用于部分地自由切割双极板(1)坯料(Z)的端面边缘(S)并且可选地部分地自由切割双极板坯料的侧面边缘(SR)，所述第二级用于在坯料(Z)中成形出表面结构(5)、用于打孔出内部形状(7，8，9，10，11，12)和切割出被自由切割的坯料(Z)上的基准几何结构(14，15，16)，所述第三级用于切割外轮廓和从模具(19)输出完成的双极板(1)，其中，作为压机设置有一精密冲裁压力机(22)，该精密冲裁压力机具有彼此相对地液压作用在模具上部分(18)和模具下部分(17)上的环齿活塞(24)和顶件器活塞(40)，环齿活塞和顶件器活塞这样相互协调，使得在第二级(II)中至少一用于变形的压模(26)相对于冲孔凸模(31)和切割凸模(32)在行程运动期间超前于冲孔凸模(31)和切割凸模(32)。
17.根据权利要求16所述的装置，其特征在于，所述内部形状(7，8，9，10，11，12)是孔。
18.根据权利要求16或17所述的装置，其特征在于，所述第一级(I)在模具下部分(17)中至少包括设置在切割底模(20)中的用于部分地自由切割坯料(Z)的第一切割口(41)和第二切割口(43)，并且在模具上部分(18)中包括自由切割凸模(30)，其中，所述第一、第二切割口(41，43)配设有废料通道(46，48)，所述废料通道通到设置在模具下部分(17)下方的用于将废料排出模具(19)的输送带(47，49)。
19.根据权利要求16或17所述的装置，其特征在于，所述第二级(II)在模具下部分(17)中包括至少一安装在座部(52)中的阴模(53)，所述阴模具有与双极板(1)中的表面结构(5)的形状、造型和位置相匹配的表面结构，所述第二级还包括至少一设置在切割底模(20)中的用于内部形状凸模(31)和切割凸模(32)的第三切割口(42)和第四切割口(44)以及至少一相应地匹配于阴模(53)的、安装在凸模导向嵌件(34)中的具有适当设计的表面结构的压模(26)，并且在模具上部分(18)中至少包括内部形状凸模(31)和切割凸模(32)，其中，所述第三、第四切割口(42，44)分别配设有废料通道(48a)，所述废料通道通到设置在模具下部分(17)下方的用于从模具排出废料的输送带(47，49)。
20.根据权利要求16或17所述的装置，其特征在于，所述第三级(III)包括至少一在模具上部分(18)中的用于完全切下坯料(Z)的外轮廓切割凸模(33)和至少一设置在切割底模(20)中的第五切割口(45)，其中，所述第五切割口(45)配设有输出通道(50)，该输出通道通到设置在模具下部分(17)下方的用于从闭合的模具(19)输出完成的坯料(Z)的输送带(519)。
21.根据权利要求16或17所述的装置，其特征在于，在第二级(II)与第三级(III)之间可选地设有空行程形式的另一级(IIIa)。
22.根据权利要求16或17所述的装置，其特征在于，所述模具上部分(18)为第二级(II)设有至少一用于使坯料(Z)端面边缘弯曲的弯曲凸模。
23.根据权利要求19所述的装置，其特征在于，所述阴模(53)和所述压模(26)具有由沟槽或者蜿蜒形或螺旋形的通道或者结节组成的表面结构。
24.根据权利要求23所述的装置，其特征在于，所述沟槽或通道具有各种不同的横截面形状。
25.根据权利要求24所述的装置，其特征在于，所述沟槽或通道具有U形、椭圆形、半圆形、抛物线形或V形的横截面。
26.根据权利要求16或17所述的装置，其特征在于，所述金属带薄板由钢、铝、铝合金、钛、钛合金或哈斯特镍合金制成，厚度为0.1mm至0.5mm。
27.根据权利要求26所述的装置，其特征在于，所述金属带薄板由特种钢制成。
28.根据权利要求27所述的装置，其特征在于，所述特种钢为1.4404特种钢或X2CrNiMo18-14-3特种钢。
29.根据权利要求26所述的装置，其特征在于，所述金属带薄板厚度为0.1mm。
30.根据权利要求16或17所述的装置，其特征在于，所述坯料(Z)具有多个基准几何结构。
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