DE102007048206A1 - Strukturiertes metallisches Band oder Schichtblech und Verfahren zur Herstellung von metallischem Band oder Schichtblech - Google Patents

Strukturiertes metallisches Band oder Schichtblech und Verfahren zur Herstellung von metallischem Band oder Schichtblech Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von einseitig oder zweiseitig strukturierten metallischen Bändern bzw. Schichtblechen, wobei auf einem metallischen Trägerband in zumindest einer Lage eine Vielzahl von durch Schneidverfahren oder durch Rollkerben hergestellten parallelen Metallstreifen angeordnet und fixiert werden, wodurch für Kanäle geeignete Strukturen gebildet werden.
Des Weiteren betrifft die Erfindung ein strukturiertes metallisches Band oder Schichtblech sowie dessen Verwendung und ein Verfahren zur Herstellung eines Schichtblocks eines Schichtwärmeübertragers oder Mikroreaktors aus strukturierten metallischen Schichtblechen.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von einseitig oder zweiseitig strukturierten metallischen Bändern gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein strukturiertes metallisches Band oder Schichtblech sowie dessen Verwendung gemäß Anspruch 12 bis 16 und ein Verfahren zur Herstellung eines Schichtblocks gemäß Anspruch 17 und 18.
  • Mikrowärmeübertrager oder Schichtwärmeübertrager sind aus dem allgemeinen Stand der Technik bekannt und werden beispielsweise für Brennstoffzellenantriebe benötigt. Ein Schichtwärmeübertrager besteht dabei aus einem Stapel von miteinander verlöteten strukturierten Schichtblechen, welche aufgrund ihrer Strukturen Kanäle für Wärmetauschmedien bilden. Typische Abmessungen für die Strukturen der Schichtbleche, also Kanalhöhe, Kanalbreite, Stegbreite und Steghöhe, bewegen sich im Bereich von Zehntelmillimetern. Entsprechend gering sind die Wandstärken der Schichtbleche, welche vielfach aus Edelstahl hergestellt und mit Kupfer-, Nickel-, Silberloten oder anderen Lotlegierungen verlötet sind. Mikrowärmeübertrager ermöglichen aufgrund ihrer feinen Strukturen auf kleinstem Raum ein Maximum an Wärme- bzw. Leistungsübertragung zwischen zwei oder mehreren Medien.
  • Aus der Druckschrift DE 10 2004 041 309 A1 ist ein Verfahren zum Löten von mikrostrukturierten metallischen Schichtblechen zu einem kompakten Schichtblock eines Mikrowärmeübertragers oder eines Mikroreaktors bekannt. Hierzu wird zunächst ein Stapel von Schichtblechen und Lotschichten gebildet, die zwischen den Schichtblechen angeordnet sind und eine Lotschichtdicke von 1 bis 25 μm aufweisen. Dieser Stapel wird anschließend verlötet. Ebenso beschrieben ist ein nach dem Verfahren gelöteter Schichtblock. Es wird vorgeschlagen, dass das Löten des Stapels unter Anwendung von in senkrechter Richtung wirkendem Druck auf die Schichtbleche zur Erzeugung einer hohen Pressung zwischen den Schichtblechen und Lotschichten erfolgt, wobei die Schichtbleche biegesteif ausgebildet sind.
  • In einer bevorzugten Variante bilden die Schichtbleche des Schichtblockes Kanäle mit einer Kanalhöhe im Bereich von 0,05 bis 1,0 mm, wobei die Kanalhöhe entweder durch einseitig strukturierte oder zweiseitig strukturierte Schichtbleche realisierbar ist. Vorgesehen ist auch die Aufteilung eines strukturierten Schichtbleches in mindestens zwei getrennte Bleche. Dabei wird ein Blech als so genanntes Kanalblech ausgebildet, in dem durch Stanzen die Kanalstruktur eingebracht ist. Das andere Blech ist ein im Allgemeinen vollflächiges Trennblech, das die Medien voneinander trennt. Die Lotschichten können sich dabei wahlweise auf Kanal- oder Trennblech oder auf beiden befinden.
  • Des Weiteren ist aus der Druckschrift EP 0 930 123 B1 ein Verfahren zum Löten von metallischen, mikrostrukturierten Blechen bekannt. Hierbei wird ein Stapel aus entsprechend strukturierten Blechen und Lotschichten gebildet, die jeweils zwischen zwei benachbarten Blechen vorhanden sind und eine Schichtdicke von 3 bis 25 μm aufweisen. An den Blechen sind Strömungskanäle sowie zusätzliche Lotauffangkanäle vorhanden. Das Verlöten des Stapels wird im Vakuum oder in Inertgasatmosphäre unter Wärmeeintrag durchgeführt. Die Strukturierung der Bleche erfolgt beispielsweise durch mikrostrukturtechnische Verfahren unter Verwendung hochpräziser Werkzeuge, durch Ätzen, Fräsen, Prägen, Stanzen oder Drahterodieren. Aus der DE 103 28 274 A1 ist ein vergleichbares Verfahren bekannt, bei dem vor dem Verlöten ein mechanisches Fixieren des aus Trenn- und Deckplatten bestehenden Schichtblocks durch Verkleben oder Verschweißen vorgenommen wird.
  • Die beschriebenen herkömmlichen Verfahren zur Herstellung mikrostrukturierter Bleche als Ausgangsmaterial für Schichtblöcke lassen sich im Falle von Prägen oder Stanzen bei den verwendeten Stählen nur unter Einschränkungen in der Strukturgröße anwenden. Dagegen sind Fertigungsverfahren, wie beispielsweise Ätzen oder Drahterodieren, zur Erzielung größerer Kanalhöhen vergleichsweise aufwendig. Die Aufteilung eines strukturierten Schichtbleches in mindestens zwei getrennte Bleche mit einem Kanalblech und einem vollflächigen Trennblech, bei dem durch Stanzen die Kanalstruktur ausgebildet wird, ist in der Praxis auf Blechgrößen beschränkt, die im Regelfall der Dimension des nachfolgend gebildeten Schichtblockes entsprechen.
  • Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von strukturierten Schichtblechen für Schichtblöcke von Schichtwärmeübertragern oder Mikroreaktoren sowie Bipolarplatten weiterzubilden.
  • Die Erfindung wird jeweils durch die Merkmale der Ansprüche 1, 12 bis 18 wiedergegeben. Die weiteren rückbezogenen Ansprüche betreffen vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen der Erfindung.
  • Die Erfindung schließt ein Verfahren zur Herstellung von einseitig oder zweiseitig strukturierten metallischen Bändern bzw. Schichtblechen ein, wobei auf einem metallischen Trägerband in zumindest einer Lage eine Vielzahl von durch Schneidverfahren oder durch Rollkerben hergestellten parallelen Metallstreifen angeordnet und fixiert werden, wodurch für Kanäle geeignete Strukturen gebildet werden.
  • Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, dass in der Grundform eine Herstellung von einseitig strukturierten Bändern erfolgt. Hierzu wird ein metallisches Trägerband an einer Oberfläche mit parallelen Metallstreifen belegt, die aus einem in der DE 101 63 038 B4 der Anmelderin beschriebenen Herstel lungsprozess stammen. Die Streifen werden demnach aus einem bandförmigen Halbzeug gewonnen, in dem auf gegenüberliegenden Seiten zumindest ein Paar keilförmige Nuten, beispielsweise durch Rollkerben, eingebracht werden, wobei die Nuten an der Oberseite und Unterseite paarweise fluchtend angeordnet sind. Zwischen den keilförmigen Nuten entsteht ein dünner Steg, der durch gegensinnige Auslenkung der durch das jeweilige Nutenpaar abgegrenzten Halbzeugbereiche ohne spanende Verformung abtrennbar gestaltet ist. Bei einer Banddicke bis 0,5 mm und auch darüber hinaus ist dies ohne weiteres allein durch abreißen der metallischen Bandabschnitte ohne weitere Hilfsmittel möglich. Der Inhalt der Patentschrift DE 101 63 038 B4 wird vollumfänglich in den Offenbarungsgehalt der vorliegenden Anmeldung einbezogen. Etwas dickere Bänder können jedoch auch mit den Abtrennvorgang unterstützenden Druckrollen oder weiteren geeigneten Schneidvorrichtungen getrennt werden. Alle für Bänder angedachten Verfahrensschritte eignen sich prinzipiell auch für Schichtbleche, die lediglich als Bandmaterial mit begrenzter Länge zu verstehen sind.
  • Die Werkstoffe Edelstähle, insbesondere Chromnickelstahl, Kupfer oder Kupferlegierungen sind zur Herstellung der erfindungsgemäßen strukturierten Bänder besonders geeignet. Auch kann auf das Trägerband oder auf die Metallstreifen auf der Oberfläche eine katalytisch wirkende Beschichtung aufgebracht sein.
  • Wichtig dabei ist, dass aus dem Trennvorgang parallel gerichtete Bandstreifen hervorgehen, die im weiteren Verfahrensablauf zur Belegung des Trägerbandes dienen. Die Metallstreifen sind dann dazu geeignet, unmittelbar nach dem Auftrennen in Bandabschnitte quasi endlos auf das Trägerband angeordnet und fixiert zu werden. Hierzu besonders geeignet ist eine in der Patentschrift DE 102 18 575 B4 beschriebene Trennvorrichtung für bandförmiges Halbzeug mit den genannten Stegen als Sollbruchstellen. Es wird ebenso der Inhalt dieser Patentschrift DE 102 18 575 B4 vollumfänglich in den Offenbarungsgehalt der vorliegenden Anmeldung einbezogen.
  • Alternativ zur unmittelbaren Verarbeitung der bandförmigen Streifen nach dem Trennvorgang ist es auch denkbar, die parallelen Steifen zunächst auf einem Trägermaterial aufzubringen und in einem getrennten Fertigungsschritt auf das Trägerband anzuordnen. Hierzu eignet es sich besonders, bei der Herstellung auf der Grundlage von gespulten Ringen, sogenannten Coils, zu arbeiten, mit denen kontinuierlich Halbzeugmaterial erzeugt werden kann.
  • Zur Herstellung von zweiseitig strukturierten metallischen Bändern kann eine Zuführung der parallelen Metallstreifen in einem Fertigungsschritt sowohl von der Oberseite als auch von der Unterseite auf das metallische Trägerband erfolgen. Auch eine Anordnung von mehreren Lagen von parallelen Metallstreifen gleicher oder auch unterschiedlicher Breite oder Höhe zur späteren Gestaltung komplexer Kanalstrukturen ist denkbar.
  • Bei der Herstellung können die parallelen Metallstreifen auch zunächst lokal auf dem Trägerband fixiert werden. Hierzu eignet sich besonders das Laserschweißverfahren, Pressschweißen oder Löten. Aber auch andere im Grunde bereits bekannte thermische oder mechanische Fügeverfahren kommen in Betracht. So können die Metallstreifen auch mit dem Trägerband durch Walzplattieren verbunden werden.
  • Der besondere Vorteil besteht darin, dass, gegenüber den beschriebenen herkömmlichen Verfahren zur Herstellung strukturierter Bleche als Ausgangsmaterial für Schichtblöcke, bei den verwendeten Materialien eine variablere Gestaltung in der Strukturgröße zur Verfügung steht. Die Strukturen müssen nicht mehr durch Prägen, Stanzen oder aufwendig durch Ätzen oder Drahterodieren aus einem Blech gearbeitet werden, sondern können durch das Anordnen der parallelen Metallstreifen auf dem Trägerband auch in den Dicken variabel gestaltet werden. So reicht oft bereits eine einseitige Strukturierung mit für Kanäle geeigneten Strukturen aus, auch tiefe Kanäle im Bereich von 0,6 bis 1,0 mm zu erzeugen.
  • Gegenüber dem Stanzen von Kanalblechen, die auf vollflächigem Trennblech angeordnet werden, ist in der Praxis das erfindungsgemäße Verfahren nicht mehr auf bestimmte Blechgrößen beschränkt, sondern kann kontinuierlich und quasi endlos in Bandform gefertigte Strukturbleche erzeugen, die in einem weiteren Verfahrensschritt auf Maß für Schichtblöcke zugeschnitten werden. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von strukturierten Schichtblechen eignet sich insbesondere für Schichtblöcke von Schichtwärmeübertragern oder Mikroreaktoren sowie Bipolarplatten.
  • In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung kann auf der Oberfläche der Metallstreifen vor dem Anordnen auf dem Trägerband, zumindest auf der mit dem Trägerband in Kontakt tretenden Oberfläche, Lotmaterial aufgebracht werden. Lotmaterial kann beispielsweise mittels eines Schmelzebades auf die Metallstreifen vor oder nach dem Trennprozess aufgebracht oder auch aufgesprüht oder galvanisch abgeschieden werden. Durch alle Verfahrensvarianten können ausreichend dünne Lotbelegungen lokal, zeilenförmig oder flächig geschaffen werden. Damit ist ein zuverlässiges Verlöten der einzelnen Streifen möglich, wodurch insbesondere kein überschüssiges Lotmaterial vorhanden ist, das beispielsweise in einem Schichtblock die feinen Kanalstrukturen verengen oder sogar verschließen könnte. Alternativ oder zusätzlich kann auch Lotmaterial mittels einer Lotfolie, Paste, Pulver oder mittels eines Schmelzbades oder mittels einer galvanischen Beschichtung auf das Trägerband aufgebracht werden.
  • Vorteilhafterweise kann auf der Oberfläche der Metallstreifen vor dem Anordnen auf dem Trägerband allseitig Lotmaterial aufgebracht werden. Hierdurch wird nur an den Stellen Lotmaterial in ausreichend geringen Mengen aufgebracht, an denen auch eine zeilenförmige Verlötung mit dem Trägerband stattfinden soll. Sollte das Trägerband mit einer katalytischen Schicht überzogen sein, so bleibt diese auch beispielsweise nach dem Fügen eines Schichtblocks als freie Oberfläche am Kanalgrund und an der gegenüberliegenden Kanalbegrenzungsfläche erhalten.
  • In bevorzugter Weise werden die parallelen Metallstreifen mit dem Trägerband verlötet. Wie bereits vorstehend beschrieben, kann zwar eine lokale Fixierung der Streifen zunächst von Nutzen sein, allerdings kann auch in diesem Verfahrensschritt gleich eine zeilenförmige, jedoch vollflächige Verlötung der parallelen Metallstreifen von besonderem Vorteil sein.
  • In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung können die parallelen Metallstreifen auf beiden Seiten des Trägerbandes angeordnet werden. Die Struktur der Obersseite kann dabei abweichend zur Struktur der Unterseite sein, sollte allerdings für ein Fügen zu einem Schichtblock insgesamt aufeinander abgestimmt sein.
  • Vorteilhafterweise können die oberen und unteren Metallstreifen zueinander parallel angeordnet werden. Dies ermöglicht eine besonders rationelle Fertigung auf der Grundlage von Coils, mit denen kontinuierlich Halbzeugmaterial weiter verarbeitet werden kann.
  • Alternativ können auch die oberen und unteren Metallstreifen gegeneinander um 90° verdreht angeordnet werden. Dies erfordert für die Ober- bzw. Unterseite im Regelfall besondere verfahrenstechnische Vorkehrungen. Während beispielsweise die Oberseite mit in Bandlaufrichtung ausgerichteten parallelen Metallstreifen einfach belegt werden kann, werden auf der Unterseite in Bandlaufrichtung betrachtet abschnittsweise zueinander parallele, jedoch zur Bandlaufrichtung senkrecht angeordnete Metallstreifen angeordnet und fixiert. Während auf der Oberseite der bereits vorstehend beschriebene Verfahrensablauf angewandt werden kann, wird zur Belegung der Unterseite das Trägerbandmaterial abschnittsweise um die Breite paralleler Metallstreifen verschoben, diese dann aufgebracht und entlang der Bandkante abgelängt. So wird das Band schrittweise, jedoch kontinuierlich auf der Ober- und Unterseite strukturiert.
  • In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung werden die Metallstreifen auf einem Träger aufgebracht, der vor oder nach dem Anordnen auf dem Trägerband entfernt wird. Vorteilhafterweise kann es sich bei dem Träger um eine Kunststoffklebefolie handeln. Hierdurch können die Metallstreifen zum Trägerband und zueinander ausgerichtet werden und die Trägerfolie nach dem Fügen der Streifen wieder entfernt werden. Die Verbindung zwischen den Metallstreifen und dem Trägerband erfolgt in bevorzugter Weise mit Hilfe eines Lasers.
  • Durch die hohe erreichbare Energiedichte des Lasers ist es möglich, den Laser so zu fokussieren, dass die örtliche Wärmeentwicklung zum verschweißen der Unterseite des Streifens mit der gemeinsamen Berührungsfläche des Trägerbands zur Bildung einer Schweißverbindung ausreicht. Nicht weiter einschränkend dabei ist, dass am Auftreffpunkt des Laserstrahls zwar lokal das Folienmaterial verdampft, die Folie in ihrer Gesamtheit nach dem Fügeprozess dennoch flächig abgezogen werden kann.
  • Vorteilhafterweise kann es sich bei den parallelen Metallstreifen bzw. dem Trägerband um bandförmiges Halbzeug handeln, das von einem Coil abgewickelt wird. Wie bereits vorstehend ausgeführt, lässt sich das gesamte Fertigungsverfahren in modulare Fertigungseinheiten aufteilen, da Coilmaterial entsprechend einfach zu transportieren und damit flexibel einsetzbar ist.
  • Unter demselben Aspekt werden vorteilhafterweise die strukturierten metallischen Bändern zu einem Coil aufgewickelt. Alternativ werden diese in ebene Schichtbleche vereinzelt. Nach der Trennung des Bandmaterials in strukturierte Schichtbleche können die im Grunde bekannten Herstellungsverfahren anknüpfen, insbesondere zur Herstellung von Schichtblöcken von Schichtwärmeübertragem oder Mikroreaktoren sowie Bipolarplatten.
  • Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein strukturiertes metallisches Band oder Schichtblech, hergestellt nach dem erfindungsgemäßen Verfahren, bei dem die parallelen Metallstreifen unterschiedliche Breiten aufweisen. Als weitere Alternative können die parallelen Metallstreifen in Längsrichtung lokal in der Materialdicke variieren. Die Längsstrukturierung der Bänder erfolgt hierbei in bevorzugter Weise durch das Einbringen lokaler Vertiefungen. Die Vertiefungen können in Form von Eindrückungen ausgebildet oder leicht gewellt sein. So können im gefügten Schichtblock auch Seitenkanäle für das strömende Fluid hergestellt werden, um in erster Linie einen Druckausgleich mit benachbarten Kanälen zu schaffen. Zusätzlich können die parallelen Streifen in unterschiedlichen Abständen zueinander angeordnet sein. Auch können die parallelen Metallstreifen mäanderförmig oder zick-zack-förmig angeordnet sein. Hierdurch wird bei jeder Variante für sich oder in Kombination mit den jeweils genannten Alternativlösungen eine auf die Strukturgestaltung und -größe besonders variable Lösung zur Verfügung gestellt. Insbesondere die aufgrund des eingeschränkten Materialflusses bei Prägeverfahren nicht oder nur unter großem Aufwand herstellbaren Strukturhöhen und Strukturbreiten können bei der erfindungsgemäßen Lösung leicht realisiert werden. Ohne besonderen Aufwand können so bei den strukturierten Bändern oder Schichtblechen auch Strukturhöhen im Millimeterbereich und darüber hinaus realisiert werden.
  • Bevorzugt findet ein strukturiertes, metallisches Band, hergestellt nach dem erfindungsgemäßen Verfahren und dabei vereinzelt als Schichtblech, Verwendung für einen Schichtblock eines Wärmeübertragers oder Mikrowärmereaktors.
  • Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Schichtblocks eines Schichtwärmeübertragers oder Mikroreaktors aus strukturierten metallischen Schichtblechen, wobei ein Stapel aus Schichtblechen mit einer Vielzahl von parallelen Metallstreifen gebildet wird, wobei sich zwischen den Metallstreifen der Schichtbleche Lotmaterial befindet, und dieser Stapel unter Druck und Temperatur verlötet wird. Bei dem bevorzugten Lotmaterial kann es sich um üblicherweise an die Grundwerkstoffe angepasste Materialien, beispielsweise auf der Basis von Kupfer-, Gold-, Silber- oder Nickel-Loten mit entsprechend angepassten Schmelzpunkten handeln. Beispielsweise liegt die Behandlungstemperatur einer Nickel-Phosphor-basierten Lotlegierung bei etwas über 1000°C. Der aufgewandte Druck muss dabei so eingestellt werden, dass die einzelnen Schichtbleche zuverlässig miteinander verbunden werden und dabei auch bei höherer Temperatur, außer beim Lot, kein Materialfluss eintritt.
  • Alternativ kann erfindungsgemäß ein Stapel aus Schichtblechen mit einer Vielzahl von parallelen Metallstreifen gebildet und dieser Stapel unter Druck verschweißt werden.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand einer schematischen Zeichnung näher erläutert.
  • Darin zeigen:
  • 1 eine Schrägansicht eines einseitig strukturierten Bandes oder Schichtbleches,
  • 2 einen Ausschnitt des mit A markierten Bereichs aus 1,
  • 3 eine Schrägansicht eines zweiseitig strukturierten Bandes oder Schichtbleches, und
  • 4 eine Schrägansicht eines einseitig strukturierten Bandes oder Schichtbleches mit längs-strukturierten Metallstreifen mit lokal unterschiedlicher Dicke.
  • Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.
  • 1 zeigt eine Schrägansicht eines einseitig strukturierten metallischen Bandes oder Schichtbleches 1. In allen Figuren wird ein metallisches Band, in quasi unbegrenzter Erstreckung in Längsrichtung, und ein Schichtblech, das entweder aus einem Band entsprechend abgelängt ist oder in bereits für Schichtblöcke geeigneter Dimension vorliegt, in der Darstellung nicht unterschieden. Auf dem metallischen Trägerband 2 ist eine Lage parallel zueinander verlaufender Metallstreifen 3 angeordnet. Derartige Schichtbleche 1 bilden das Grundelement zur Herstellung von Schichtblöcken von Schichtwärmeübertragern oder Mikroreaktoren. Zwischen den Metallstreifen 3 und dem Trägerband 2 kann Lotmaterial 4 angeordnet sein. Dies ist in 2 dargestellt, die einen Ausschnitt des mit A markierten Bereichs aus 1 zeigt. In 2 befindet sich Lotmaterial 4 zwischen der gemeinsamen Berührungsfläche der Metallstreifen 3 und dem Trägerband 2. Zudem ist auch Lotmaterial 4 auf der Oberseite der Metallstreifen 3 angeordnet.
  • In diesem Falle sind die Metallstreifen aus einem Bandmaterial gewonnen worden, das zunächst an der gesamten Oberfläche mit Lotmaterial 4 beschichtet wurde. Anschließend wurden auf gegenüberliegenden Seiten ein Paar keilförmige Nuten durch Rollkerben eingebracht, wobei die Nuten an der Oberseite und Unterseite paarweise fluchtend angeordnet sind. Der zwischen den keilförmigen Nuten vorhandene dünne Steg wird durch gegensinnige Auslenkung aufgerissen. Die so erhaltenen metallischen Bandabschnitte sind das Ausgangsmaterial für die parallelen Metallstreifen 3. Wie bereits vorstehend beschrieben, können etwas dickere Bänder als Ausgangsmaterial für die Metallstreifen 3 auch mit Druckrollen oder weiteren geeigneten Schneidvorrichtungen getrennt werden.
  • 3 zeigt eine Schrägansicht eines zweiseitig strukturierten Bandes oder Schichtbleches, bei dem die oberen und unteren Metallstreifen 3 bzw. 5 gegeneinander um 90° verdreht angeordnet sind. Während beispielsweise die Oberseite mit in Bandlaufrichtung ausgerichteten parallelen Metallstreifen 3 quasi endlos belegt ist, sind auf der Unterseite die parallelen Metallstreifen 5 senkrecht zur Bandlaufrichtung angeordnet. Dies bedeutet, dass zur Belegung der Unterseite das Trägerbandmaterial abschnittsweise um einen Satz paralleler Metallstreifen 5 verschoben wird, diese dann aufgebracht und entlang der Bandkante abgelängt werden. So wird Bandmaterial schrittweise, jedoch kontinuierlich auf der Ober- und Unterseite strukturiert.
  • 4 zeigt eine Schrägansicht eines einseitig strukturierten Bandes oder Schichtbleches 1 mit längs-strukturierten Metallstreifen 6 mit lokal unterschiedlicher Dicke. Diese Profilierung ermöglicht den Stoffaustausch quer zu den Kanälen eines Schichtblocks. Die Längs-Profilierung, hier in Form von Eindrückungen, wird beispielsweise bereits im Zuge der Herstellung der parallelen Metallstreifen 3 bzw. 5 aus Bandmaterial oder in einem späteren Verfahrensschritt erzeugt.
    • 1
    strukturiertes metallisches Band bzw. Schichtblech
    2
    metallisches Trägerband
    3
    parallele Metallstreifen auf Oberseite
    4
    Lotmaterial
    5
    parallele Metallstreifen auf Unterseite
    6
    längs-strukturierter Metallstreifen mit lokalen Eindrückungen
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
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Claims (18)

  1. Verfahren zur Herstellung von einseitig oder zweiseitig strukturierten metallischen Bändern bzw. Schichtblechen (1), dadurch gekennzeichnet, dass auf einem metallischen Trägerband (2) in zumindest einer Lage eine Vielzahl von durch Schneidverfahren oder durch Rollkerben hergestellten parallelen Metallstreifen (3, 5) angeordnet und fixiert werden, wodurch für Kanäle geeignete Strukturen gebildet werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Oberfläche der Metallstreifen (3, 5) vor dem Anordnen auf dem Trägerband (2), zumindest auf der mit dem Trägerband (2) in Kontakt tretenden Oberfläche, Lotmaterial (4) aufgebracht wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Oberfläche der Metallstreifen (3, 5) vor dem Anordnen auf dem Trägerband (2) allseitig Lotmaterial (4) aufgebracht wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die parallelen Metallstreifen (3, 5) mit dem Trägerband (2) verlötet werden.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die parallelen Metallstreifen (3, 5) auf beiden Seiten des Trägerbandes (2) angeordnet werden.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die oberen und unteren Metallstreifen (3, 5) zueinander parallel angeordnet werden.
  7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die oberen und unteren Metallstreifen (3, 5) gegeneinander um 90° verdreht angeordnet werden.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallstreifen (3, 5) auf einem Träger aufgebracht werden, der vor oder nach dem Anordnen auf dem Trägerband entfernt wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Trägerband um eine Kunststoffklebefolie handelt.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den parallelen Metallstreifen (3, 5) bzw. dem Trägerband (2) um bandförmiges Halbzeug handelt, das von einem Coil abgewickelt wird.
  11. Verfahren nach Anspruch einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die strukturierten metallischen Bänder (1) zu einem Coil aufgewickelt werden bzw. in ebene Schichtbleche vereinzelt werden.
  12. Strukturiertes metallisches Band oder Schichtblech, hergestellt nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die parallelen Metallstreifen (3, 5) unterschiedliche Breiten aufweisen.
  13. Strukturiertes metallisches Band oder Schichtblech, hergestellt nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die parallelen Metallstreifen (3, 5) in Längsrichtung lokal in der Materialdicke variieren.
  14. Strukturiertes metallisches Band oder Schichtblech, hergestellt nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die parallelen Streifen (3, 5) in unterschiedlichen Abständen zueinander angeordnet sind.
  15. Strukturiertes metallisches Band oder Schichtblech, hergestellt nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die parallelen Metallstreifen (3, 5) mäanderförmig oder tick-zack-förmig angeordnet sind.
  16. Verwendung eines strukturierten metallischen Bandes, hergestellt nach einem der Ansprüche 1 bis 11 und vereinzelt als Schichtblech (1), für einen Schichtblock eines Wärmeübertragers oder Mikrowärmereaktors.
  17. Verfahren zur Herstellung eines Schichtblocks eines Schichtwärmeübertragers oder Mikroreaktors aus strukturierten metallischen Schichtblechen (1), die nach einem der Ansprüche 1 bis 11 hergestellt wurden, dadurch gekennzeichnet, dass ein Stapel aus Schichtblechen (1) mit einer Vielzahl von parallelen Metallstreifen (2) gebildet wird, wobei sich zwischen den Metallstreifen (2) der Schichtbleche (1) Lotmaterial (4) befindet, und dieser Stapel unter Druck und Temperatur verlötet wird.
  18. Verfahren zur Herstellung eines Schichtblocks eines Schichtwärmeübertragers oder Mikroreaktors aus strukturierten metallischen Schichtblechen (1), die nach einem der Ansprüche 1 bis 11 hergestellt wurden, dadurch gekennzeichnet, dass ein Stapel aus Schichtblechen (1) mit einer Vielzahl von parallelen Metallstreifen (2) gebildet wird, wobei dieser Stapel unter Druck verschweißt wird.
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