DE102010052742B4 - Method and device for producing components for an electrochemical cell, in particular a fuel cell, or an electrochemical energy storage device - Google Patents

Method and device for producing components for an electrochemical cell, in particular a fuel cell, or an electrochemical energy storage device Download PDF

Info

Publication number
DE102010052742B4
DE102010052742B4 DE102010052742.4A DE102010052742A DE102010052742B4 DE 102010052742 B4 DE102010052742 B4 DE 102010052742B4 DE 102010052742 A DE102010052742 A DE 102010052742A DE 102010052742 B4 DE102010052742 B4 DE 102010052742B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
forming
component
forming device
areas
electrochemical
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
DE102010052742.4A
Other languages
German (de)
Other versions
DE102010052742A1 (en
Inventor
Ümit Akay
Dr.-Ing. Erdmann Christian Martin
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Cellcentric GmbH and Co KG
Original Assignee
Cellcentric GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Cellcentric GmbH and Co KG filed Critical Cellcentric GmbH and Co KG
Priority to DE102010052742.4A priority Critical patent/DE102010052742B4/en
Publication of DE102010052742A1 publication Critical patent/DE102010052742A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE102010052742B4 publication Critical patent/DE102010052742B4/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D22/00—Shaping without cutting, by stamping, spinning, or deep-drawing
    • B21D22/20—Deep-drawing
    • B21D22/30—Deep-drawing to finish articles formed by deep-drawing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D13/00—Corrugating sheet metal, rods or profiles; Bending sheet metal, rods or profiles into wave form
    • B21D13/02—Corrugating sheet metal, rods or profiles; Bending sheet metal, rods or profiles into wave form by pressing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D22/00—Shaping without cutting, by stamping, spinning, or deep-drawing
    • B21D22/20—Deep-drawing
    • B21D22/205—Hydro-mechanical deep-drawing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D26/00—Shaping without cutting otherwise than using rigid devices or tools or yieldable or resilient pads, i.e. applying fluid pressure or magnetic forces
    • B21D26/02—Shaping without cutting otherwise than using rigid devices or tools or yieldable or resilient pads, i.e. applying fluid pressure or magnetic forces by applying fluid pressure
    • B21D26/021—Deforming sheet bodies
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D35/00—Combined processes according to or processes combined with methods covered by groups B21D1/00 - B21D31/00
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0204—Non-porous and characterised by the material
    • H01M8/0206—Metals or alloys
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

Verfahren zur Herstellung von Bauelementen (2) für eine elektrochemische Zelle, insbesondere eine Brennstoffzelle, oder einen elektrochemischen Energiespeicher, wobei ein flächiges Bauelement in einem mehrstufigen Umformprozess in einem ersten Umformschritt hydromechanisch umgeformt und in einem zweiten Umformschritt mechanisch nachgeformt wird, zumindest ein bewegliches Stempelelement (9) in entsprechenden Aussparungen (8) einer Formmatrize (3) einer Umformvorrichtung (1) geführt wird und im zweiten Umformschritt auf das Bauelement (2) einwirkt, wobei in eine dem Bauelement zugewandte Oberfläche der Formmatrize (3) eine auf das Bauelement zu applizierende Struktur aufgebracht ist, welche aus vertieften Bereichen (6) und erhabenen Bereichen (7) gebildet ist.Method for producing components (2) for an electrochemical cell, in particular a fuel cell, or an electrochemical energy storage device, wherein a flat component is hydromechanically formed in a first forming step in a multi-stage forming process and is mechanically reshaped in a second forming step, at least one movable stamp element ( 9) is guided in corresponding recesses (8) of a forming die (3) of a forming device (1) and acts on the component (2) in the second forming step, with a surface of the forming die (3) facing the component being applied to the component Structure is applied, which is formed from recessed areas (6) and raised areas (7).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Bauelementen für eine elektrochemische Zelle, insbesondere eine Brennstoffzelle, oder einen elektrochemischen Energiespeicher gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Herstellung von Bauelementen für eine elektrochemische Zelle, insbesondere eine Brennstoffzelle, oder einen elektrochemischen Energiespeicher gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 2.The invention relates to a method for producing components for an electrochemical cell, in particular a fuel cell, or an electrochemical energy storage device according to the preamble of patent claim 1. The invention further relates to a device for producing components for an electrochemical cell, in particular a fuel cell, or a electrochemical energy storage according to the preamble of patent claim 2.

Aus der WO 2004/047209 A2 ist ein Verfahren zur Herstellung von Separatorplatten für eine Brennstoffzelle bekannt, bei welchem eine Separatorplatte mittels eines hydromechanischen Umformverfahrens hergestellt wird.From the WO 2004/047209 A2 a method for producing separator plates for a fuel cell is known, in which a separator plate is produced using a hydromechanical forming process.

Die US 6,938,449 beschreibt ein hydromechanisches Umformverfahren für ein flächiges Bauelement.The US 6,938,449 describes a hydromechanical forming process for a flat component.

Aus der DE 100 28 804 A1 ist ein Verfahren zum hydromechanischen Umformen von Blechen und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens bekannt, wobei bei dem hydromechanischen Umformen von ebenen Blechen zu Formteilen das mittels eines Blechhalters randseitig eingespannte Blech mittels eines die Kontur des Formteils aufweisenden Stempels gegen ein fluides Wirkmedium umgeformt wird, der Stempel aus einer Ruheposition in eine Endformposition verstellt wird, die Verstellbewegung des Stempels vor Erreichen der Endformposition zumindest einmal gestoppt wird und der Druck des Wirkmediums bei angehaltenem Stempel kurzzeitig erhöht und wieder abgesenkt wird.From the DE 100 28 804 A1 a method for the hydromechanical forming of sheet metal and a device for carrying out the method are known, wherein in the hydromechanical forming of flat sheets into molded parts, the sheet metal clamped at the edge by means of a sheet metal holder is formed against a fluid active medium by means of a stamp having the contour of the molded part Stamp is adjusted from a rest position to a final shape position, the adjustment movement of the stamp is stopped at least once before reaching the final shape position and the pressure of the active medium is briefly increased and lowered again while the stamp is stopped.

Weiterer Stand der Technik ist in den Druckschriften DE 22 61 955 A und DE 100 19 685 A1 offenbart.Further state of the art is in the publications DE 22 61 955 A and DE 100 19 685 A1 disclosed.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren sowie eine verbesserte Vorrichtung zur Herstellung von Bauelementen für eine elektrochemische Zelle, insbesondere eine Brennstoffzelle, oder einen elektrochemischen Energiespeicher anzugeben, wodurch insbesondere eine optimierte Geometrie der hergestellten Bauelemente ermöglicht ist.The invention is based on the object of specifying an improved method and an improved device for producing components for an electrochemical cell, in particular a fuel cell, or an electrochemical energy storage device compared to the prior art, which in particular enables an optimized geometry of the components produced.

Hinsichtlich des Verfahrens wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Hinsichtlich der Vorrichtung wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch die im Anspruch 2 angegebenen Merkmale gelöst.With regard to the method, the object is achieved according to the invention by the features specified in claim 1. With regard to the device, the object is achieved according to the invention by the features specified in claim 2.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Beim Verfahren zur Herstellung von Bauelementen für eine elektrochemische Zelle, insbesondere eine Brennstoffzelle, oder einen elektrochemischen Energiespeicher wird ein flächiges Bauelement erfindungsgemäß in einem mehrstufigen Umformprozess in einem ersten Umformschritt hydromechanisch umgeformt und in einem zweiten Umformschritt mechanisch nachgeformt, wobei zumindest ein bewegliches Stempelelement in entsprechenden Aussparungen einer Formmatrize einer Umformvorrichtung angeordnet wird und im zweiten Umformschritt auf das Bauelement einwirkt. Dadurch ist eine optimierte Ausformung der Geometrie des Bauelements ermöglicht.Advantageous embodiments of the invention are the subject of the subclaims. In the method for producing components for an electrochemical cell, in particular a fuel cell, or an electrochemical energy storage device, a flat component is, according to the invention, hydromechanically formed in a multi-stage forming process in a first forming step and mechanically reshaped in a second forming step, with at least one movable stamp element in corresponding recesses is arranged in a forming die of a forming device and acts on the component in the second forming step. This enables an optimized shape of the geometry of the component.

Besonders vorteilhafterweise können enge und tiefe Kanäle sowie ebene Kanalbereiche im Bauelement realisiert werden, woraus eine verbesserte Funktionalität des Bauelements resultiert.Particularly advantageously, narrow and deep channels as well as flat channel areas can be realized in the component, resulting in improved functionality of the component.

Bei der Umformvorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist eine mehrstufige Umformvorrichtung vorgesehen, mittels der ein flächiges Bauelement hydromechanisch umformbar und anschließend mechanisch nachformbar ist, wobei die Umformvorrichtung zumindest ein bewegliches Stempelelement aufweist, welches in entsprechenden Aussparungen der Formmatrize bewegbar angeordnet ist und wobei die Position des Stempelelements zwischen den Umformschritten veränderbar ist. Eine solche mehrstufige Umformvorrichtung ermöglicht eine signifikante Reduzierung der Herstellungskosten des Bauelements.In the forming device for carrying out the method according to the invention, a multi-stage forming device is provided, by means of which a flat component can be hydromechanically formed and then mechanically reshaped, the forming device having at least one movable stamp element, which is movably arranged in corresponding recesses in the forming die and the position of the Stamp element can be changed between the forming steps. Such a multi-stage forming device enables a significant reduction in the manufacturing costs of the component.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung können die Bauteile bei der Nachformung für einen späteren Fügevorgang optimiert werden.In an advantageous embodiment of the invention, the components can be optimized during reshaping for a later joining process.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist eine erfindungsgemäße Umformvorrichtung mit einem geringeren Arbeitsdruck als eine herkömmliche Umformvorrichtung betreibbar. Daraus resultieren geringere Herstellungs- und Betriebskosten der erfindungsgemäßen Umformvorrichtung.In a particularly advantageous embodiment, a forming device according to the invention can be operated with a lower working pressure than a conventional forming device. This results in lower manufacturing and operating costs for the forming device according to the invention.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.Exemplary embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to drawings.

Dabei zeigen:

  • 1 schematisch eine Schnittdarstellung durch eine erfindungsgemäße Umformvorrichtung nach dem hydromechanischem Umformen und
  • 2 schematisch eine Schnittdarstellung durch eine erfindungsgemäße Umformvorrichtung während des mechanischen Nachformens.
Show:
  • 1 schematically a sectional view through a forming device according to the invention after hydromechanical forming and
  • 2 schematically a sectional view through a forming device according to the invention during mechanical reshaping.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts are provided with the same reference numbers in all figures.

In 1 ist schematisch eine Schnittdarstellung durch eine erfindungsgemäße Umformvorrichtung 1 nach dem hydromechanischem Umformen dargestellt.In 1 A sectional view through a forming device 1 according to the invention is shown schematically after hydromechanical forming.

Mittels der Umformvorrichtung 1 ist ein flächiges Bauelement, welches beispielsweise aus einem Blechwerkstoff oder einem Folienwerkstoff gebildet ist, umformbar. Somit kann aus dem flächigen Bauelement in einem mehrstufigen Prozess ein strukturiertes Bauelement 2 für eine nicht dargestellte elektrochemische Zelle, insbesondere eine Brennstoffzelle, oder einen elektrochemischen Energiespeicher gefertigt werden. Dabei wird das Bauelement 2 beispielsweise zu einer Kathoden-, Anoden-, Separator- oder Endplatte umgeformt.By means of the forming device 1, a flat component, which is formed, for example, from a sheet metal material or a foil material, can be formed. A structured component 2 for an electrochemical cell (not shown), in particular a fuel cell, or an electrochemical energy storage device can thus be manufactured from the flat component in a multi-stage process. The component 2 is formed, for example, into a cathode, anode, separator or end plate.

In einem ersten Umformschritt wird das umzuformende Bauelement in der Umformvorrichtung 1 angeordnet. Das Bauelement ist derart zwischen einer Formmatrize 3 und einer Grundplatte 5 angeordnet, dass es zwischen einem die Grundplatte 5 vollständig umlaufenden Randbereich 4 und der Formmatrize 3 form- und/oder kraftschlüssig angeordnet und gehalten ist. Dazu wird die Formmatrize 3 beispielsweise randseitig mit einer Kraft F1 beaufschlagt, mittels der die Formmatrize 3 auf den Randbereich 4 gepresst wird. In die dem Bauelement 2 zugewandte Oberfläche der Formmatrize 3 ist die auf das Bauelement 2 zu applizierende Struktur aufgebracht. Dabei ist die auf das Bauelement 2 zu applizierende Struktur aus vertieften Bereichen 6 und erhabenen Bereichen 7 gebildet. In den vertieften Bereichen 6 sind Aussparungen 8 angeordnet. In jeder Aussparung 8 ist ein Stempelelement 9, welches korrespondierend zur Aussparung 8 ausgeformt ist, nach Art eines mechanischen Stempels bewegbar geführt. Eine Vielzahl einzelner Stempelelemente 9 ist mit einer Druckplatte 10 gekoppelt, welche mit einer Kraft F2 beaufschlagbar und somit mittels einer Änderung der Kraft F2 bewegbar ist.In a first forming step, the component to be formed is arranged in the forming device 1. The component is arranged between a forming die 3 and a base plate 5 in such a way that it is arranged and held in a form-fitting and/or non-positive manner between an edge region 4 that completely surrounds the base plate 5 and the forming die 3. For this purpose, the forming die 3 is subjected to a force F 1 on the edge, for example, by means of which the forming die 3 is pressed onto the edge region 4. The structure to be applied to the component 2 is applied to the surface of the forming die 3 facing the component 2. The structure to be applied to the component 2 is formed from recessed areas 6 and raised areas 7. Recesses 8 are arranged in the recessed areas 6. In each recess 8, a stamp element 9, which is shaped to correspond to the recess 8, is movably guided in the manner of a mechanical stamp. A large number of individual stamp elements 9 are coupled to a pressure plate 10, which can be acted upon by a force F 2 and can therefore be moved by changing the force F 2 .

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform sind eine Vielzahl von Stempelelementen 9 und die Druckplatte 10 einstückig als ein integriertes Bauteil ausgeformt.In a particularly advantageous embodiment, a plurality of stamp elements 9 and the pressure plate 10 are formed in one piece as an integrated component.

Zwischen der Unterseite des Bauelements 2 und der Grundplatte 5 ist ein Arbeitsraum 11 gebildet. Dieser Arbeitsraum 11 ist insbesondere durch die Anordnung einer Dichtung 12 zwischen Randbereich 4 und Bauelement 2 gegenüber der Umgebung abgedichtet. Der Arbeitsraum 11 ist mittels zumindest eines Ventils 13 gesteuert und/oder geregelt mit einem unkompressiblen oder nahezu unkompressiblen Medium beaufschlagbar.A working space 11 is formed between the underside of the component 2 and the base plate 5. This working space 11 is sealed from the environment in particular by the arrangement of a seal 12 between the edge region 4 and the component 2. The working space 11 can be acted upon with an incompressible or almost incompressible medium in a controlled and/or regulated manner by means of at least one valve 13.

Durch die Einleitung des Mediums in den Arbeitsraum 11 wirkt eine Kraft allseitig und gleichmäßig auf alle Begrenzungen des Arbeitsraums 11. Diese einwirkende Kraft ist von dem Druck, mit welchem das Medium in den Arbeitsraum 11 eingeleitet wird, abhängig und kann somit mittels einer Variation dieses Drucks verändert und an den umzuformenden Werkstoff angepasst werden. Diejenige Begrenzung des Arbeitsraums 11, welche der Kraft des Mediums am wenigsten widersteht, ist das umzuformende Bauteil. Dieses wird durch die einwirkende Kraft des Mediums gegen die Formmatrize 3 gepresst und somit entsprechend der Oberflächenstruktur der Formmatrize 3 verformt.By introducing the medium into the working space 11, a force acts on all sides and evenly on all boundaries of the working space 11. This acting force depends on the pressure with which the medium is introduced into the working space 11 and can therefore be achieved by varying this pressure changed and adapted to the material to be formed. The boundary of the working space 11 that least resists the force of the medium is the component to be formed. This is pressed against the forming die 3 by the force of the medium and is thus deformed according to the surface structure of the forming die 3.

Im ersten Umformschritt werden die beweglichen Stempelelemente 9 und/oder die Druckplatte 10 nicht mit einer Kraft beaufschlagt, so dass die Stempelelemente 9 nicht oder nicht vollständig in den Aussparungen 8 angeordnet sind. Dadurch sind die Stempelelemente 9 aus der Formmatrize 3 herausbewegt und das Bauteil 2 kann somit in die Aussparungen 8 hinein aus- und/oder umgeformt werden. Mit anderen Worten wird eine resultierende Kanalhöhe H der Formmatrize 3 durch das Herausbewegen der Stempelelemente 9 aus den Aussparungen 8 vergrößert. In dieser Position der Stempelelemente 9 sind vorteilhafterweise besonders tiefe Kanäle, beispielsweise runde oder verrundete Absätze und/oder Bodenbereiche, ausformbar.In the first forming step, the movable stamp elements 9 and/or the pressure plate 10 are not subjected to a force, so that the stamp elements 9 are not or not completely arranged in the recesses 8. As a result, the stamp elements 9 are moved out of the forming die 3 and the component 2 can thus be formed and/or reshaped into the recesses 8. In other words, a resulting channel height H of the forming die 3 is increased by moving the stamp elements 9 out of the recesses 8. In this position of the stamp elements 9, particularly deep channels, for example round or rounded shoulders and/or bottom areas, can advantageously be formed.

Dieser erste Umformschritt entspricht im Wesentlichen dem herkömmlichen hydromechanischen Umformen. Die mittels der Formmatrize 3 auf das Bauelement 2 aufbringbare Struktur ist in ihrer Geometrie eingeschränkt. Beispielsweise sind enge und/oder tiefe Kanäle, ebene Kanalbereiche, scharfkantige Ausformungen oder Ausformungen mit sehr kleinen Verrundungsradien an den Kanten nicht herstellbar.This first forming step essentially corresponds to conventional hydromechanical forming. The structure that can be applied to the component 2 using the forming die 3 is limited in its geometry. For example, narrow and/or deep channels, flat channel areas, sharp-edged shapes or shapes with very small rounding radii on the edges cannot be produced.

In 2 ist schematisch eine Schnittdarstellung durch die erfindungsgemäße Umformvorrichtung 1 während des mechanischen Nachformens dargestellt.In 2 A sectional view through the forming device 1 according to the invention is shown schematically during mechanical post-forming.

Zur Durchführung des zweiten Umformschrittes werden die beweglichen Stempelelemente 9 und/oder die Druckplatte 10 mit einer Kraft F2 beaufschlagt. Durch diese Kraft F2 werden die Stempelelemente 9 vollständig oder nahezu vollständig in die Aussparungen 8 hineinbewegt und die Druckplatte 10 liegt oberseitig auf der Formmatrize 3 auf. Somit wird die Kanalhöhe H der Formmatrize 3 verkleinert. Durch diese Verringerung der Kanalhöhe H werden die im ersten Umformschritt rund oder verrundet ausgeformten Kanäle des Bauelements 2 auf und/oder in die Oberfläche der Formmatrize 3 gepresst, wobei besonders enge Radien und Rundungen sowie ebene Bereiche erzeugt werden können. Mit anderen Worten werden die im ersten Umformschritt in die Aussparungen 8 hinein ausgeformten Bereiche des Bauelements 2 durch die entsprechend ausgeformten Stempelelemente 9 gestaucht und/oder nachgedrückt und somit in die engen Radien und Rundungen der Formmatrize 3 gepresst.To carry out the second forming step, the movable stamp elements 9 and/or the pressure plate 10 are subjected to a force F 2 . This force F 2 causes the stamp elements 9 to be moved completely or almost completely into the recesses 8 and the pressure plate 10 rests on the top side of the forming die 3. The channel height H of the forming die 3 is thus reduced. As a result of this reduction in the channel height H, the channels of the component 2, which are rounded or rounded in the first forming step, are pressed onto and/or into the surface of the forming die 3, whereby particularly narrow radii and curves as well as flat areas can be produced. With others In other words, the areas of the component 2 formed into the recesses 8 in the first forming step are compressed and/or repressed by the correspondingly shaped stamp elements 9 and thus pressed into the narrow radii and curves of the forming die 3.

In einer besonders vorteilhaften, nicht dargestellten Ausführungsform können die auf das Bauelement 2 einwirkenden Oberflächen der Formmatrize 3, beispielweise die Oberflächen der Stempelelemente 9, bombiert ausgebildet sein. Eine solche Bombierung ist eine Veränderung der Form und/oder Struktur der auf das Bauelement 2 einwirkenden Oberfläche eines Tiefziehwerkzeugs, so dass die Verformung des Bauelements 2 über das gewünschte Maß hinaus erfolgt und folglich ein Rückfedern des Bauelements 2 nach dem Entnehmen aus dem Tiefziehwerkzeug ausgeglichen wird.In a particularly advantageous embodiment, not shown, the surfaces of the forming die 3 acting on the component 2, for example the surfaces of the stamp elements 9, can be designed to be cambered. Such a crowning is a change in the shape and/or structure of the surface of a deep-drawing tool acting on the component 2, so that the deformation of the component 2 occurs beyond the desired extent and consequently any springback of the component 2 after removal from the deep-drawing tool is compensated for .

In nicht dargestellten Ausführungsvarianten können mittels des Nachformens enge und/oder tiefe Kanäle, ebene Kanalbereiche, scharfkantige Ausformungen oder Ausformungen mit sehr kleinen Verrundungsradien an den Kanten nachgeformt werden.In embodiment variants not shown, narrow and/or deep channels, flat channel areas, sharp-edged formations or formations with very small rounding radii on the edges can be formed by means of reshaping.

BezugszeichenlisteReference symbol list

11
UmformvorrichtungForming device
22
BauelementComponent
33
FormmatrizeForming die
44
RandbereichEdge area
55
Grundplattebase plate
66
vertiefter Bereichrecessed area
77
erhabener Bereichelevated area
88th
Aussparungrecess
99
StempelelementStamp element
1010
Druckplatteprinting plate
1111
Arbeitsraumworking space
1212
Dichtungpoetry
1313
VentilValve
HH
KanalhöheChannel height
F1, F2F1, F2
KraftPower

Claims (5)

Verfahren zur Herstellung von Bauelementen (2) für eine elektrochemische Zelle, insbesondere eine Brennstoffzelle, oder einen elektrochemischen Energiespeicher, wobei ein flächiges Bauelement in einem mehrstufigen Umformprozess in einem ersten Umformschritt hydromechanisch umgeformt und in einem zweiten Umformschritt mechanisch nachgeformt wird, zumindest ein bewegliches Stempelelement (9) in entsprechenden Aussparungen (8) einer Formmatrize (3) einer Umformvorrichtung (1) geführt wird und im zweiten Umformschritt auf das Bauelement (2) einwirkt, wobei in eine dem Bauelement zugewandte Oberfläche der Formmatrize (3) eine auf das Bauelement zu applizierende Struktur aufgebracht ist, welche aus vertieften Bereichen (6) und erhabenen Bereichen (7) gebildet ist.Method for producing components (2) for an electrochemical cell, in particular a fuel cell, or an electrochemical energy storage device, wherein a flat component is hydromechanically formed in a first forming step in a multi-stage forming process and is mechanically reshaped in a second forming step, at least one movable stamp element ( 9) is guided in corresponding recesses (8) of a forming die (3) of a forming device (1) and acts on the component (2) in the second forming step, with a surface of the forming die (3) facing the component being applied to the component Structure is applied, which is formed from recessed areas (6) and raised areas (7). Umformvorrichtung (1) zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, wobei eine mehrstufige Umformvorrichtung (1) vorgesehen ist, mittels der ein flächiges Bauelement hydromechanisch umformbar und anschließend mechanisch nachformbar ist, wobei die Umformvorrichtung (1) zumindest ein bewegliches Stempelelement (9) aufweist, welches in entsprechenden Aussparungen (8) der Formmatrize (3) bewegbar angeordnet ist und wobei die Position des Stempelelements (9) zwischen den Umformschritten veränderbar ist, wobei in eine dem Bauelement zugewandte Oberfläche der Formmatrize (3) eine auf das Bauelement zu applizierende Struktur aufgebracht ist, welche aus vertieften Bereichen (6) und erhabenen Bereichen (7) gebildet ist.Forming device (1) for carrying out the method Claim 1 , wherein a multi-stage forming device (1) is provided, by means of which a flat component can be hydromechanically formed and then mechanically reshaped, the forming device (1) having at least one movable stamp element (9), which is in corresponding recesses (8) of the forming die (3 ) is arranged movably and the position of the stamp element (9) can be changed between the forming steps, a structure to be applied to the component being applied to a surface of the forming die (3) facing the component, which consists of recessed areas (6) and raised areas Areas (7) is formed. Umformvorrichtung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl von Stempelelementen (9) mit einer Druckplatte (10) gekoppelt ist.Forming device (1). Claim 2 , characterized in that a plurality of stamp elements (9) is coupled to a pressure plate (10). Umformvorrichtung (1) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Werkzeugoberfläche der Umformvorrichtung (1) und/oder der Stempelelemente (9) zumindest bereichsweise bombiert ist.Forming device (1). Claim 2 or 3 , characterized in that a tool surface of the forming device (1) and / or the stamp elements (9) is at least partially cambered. Umformvorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der mechanischen Nachformung das Bauelement (2) zumindest bereichsweise vollständig ausformbar ist.Forming device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the component (2) can be completely formed at least in some areas by means of the mechanical post-forming.
DE102010052742.4A 2010-11-26 2010-11-26 Method and device for producing components for an electrochemical cell, in particular a fuel cell, or an electrochemical energy storage device Active DE102010052742B4 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102010052742.4A DE102010052742B4 (en) 2010-11-26 2010-11-26 Method and device for producing components for an electrochemical cell, in particular a fuel cell, or an electrochemical energy storage device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102010052742.4A DE102010052742B4 (en) 2010-11-26 2010-11-26 Method and device for producing components for an electrochemical cell, in particular a fuel cell, or an electrochemical energy storage device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102010052742A1 DE102010052742A1 (en) 2012-05-31
DE102010052742B4 true DE102010052742B4 (en) 2023-11-30

Family

ID=46049671

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102010052742.4A Active DE102010052742B4 (en) 2010-11-26 2010-11-26 Method and device for producing components for an electrochemical cell, in particular a fuel cell, or an electrochemical energy storage device

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102010052742B4 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2261955A1 (en) 1972-12-18 1974-06-20 Smg Sueddeutsche Maschb Gmbh METHOD AND DEVICE FOR DEEP DRAWING OF SINK TABLES
DE10019685A1 (en) 2000-04-20 2001-10-25 Schuler Smg Gmbh & Co Kg Process for deep-drawing sheet metal and device for carrying out the process
DE10028804A1 (en) 2000-06-15 2001-12-20 Schuler Smg Gmbh & Co Kg Hydro-forming of sheet with forming press halts punch once to raise medium pressure and then re-set with sheetholder force reduced during punch movement.
WO2004047209A2 (en) 2002-11-15 2004-06-03 Corus Technology Bv Method for forming a separator plate for a fuel cell, and separator plate
US6938449B2 (en) 2002-10-23 2005-09-06 Araco Kabushiki Kaisha Hydraulic forming process, hydraulic forming device and metal separator for a fuel cell formed by hydraulic forming process

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2261955A1 (en) 1972-12-18 1974-06-20 Smg Sueddeutsche Maschb Gmbh METHOD AND DEVICE FOR DEEP DRAWING OF SINK TABLES
DE10019685A1 (en) 2000-04-20 2001-10-25 Schuler Smg Gmbh & Co Kg Process for deep-drawing sheet metal and device for carrying out the process
DE10028804A1 (en) 2000-06-15 2001-12-20 Schuler Smg Gmbh & Co Kg Hydro-forming of sheet with forming press halts punch once to raise medium pressure and then re-set with sheetholder force reduced during punch movement.
US6938449B2 (en) 2002-10-23 2005-09-06 Araco Kabushiki Kaisha Hydraulic forming process, hydraulic forming device and metal separator for a fuel cell formed by hydraulic forming process
WO2004047209A2 (en) 2002-11-15 2004-06-03 Corus Technology Bv Method for forming a separator plate for a fuel cell, and separator plate

Also Published As

Publication number Publication date
DE102010052742A1 (en) 2012-05-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0747614B1 (en) Metallic cylinder head gasket
DE102018102314B4 (en) Matrix arrangement for an embossing press
DE102008017728A1 (en) Method for material flow control during deep drawing of a workpiece and deep-drawing device
DE102008018656B3 (en) Method for cold pressing metal sheets with two stage press process in the same press
DE102009056315A1 (en) Stretching apparatus and method for stretch drawing a workpiece and stretch-drawn part
DE102010044788B4 (en) Forming tool and method for producing a thermoformed sheet metal component
DE102009017276A1 (en) Method for electrohydraulic trimming, flanging and folding of blanks
WO2012069108A1 (en) Method and device for producing components for an electrochemical cell, in particular a fuel cell, or an electrochemical energy store
DE102013007352A1 (en) Method and tool for forming an edge on a sheet metal part
DE102010052742B4 (en) Method and device for producing components for an electrochemical cell, in particular a fuel cell, or an electrochemical energy storage device
DE102010052741B4 (en) Method and device for producing components for an electrochemical cell, in particular a fuel cell, or an electrochemical energy storage device
DE102010052739B4 (en) Method and device for producing components for an electrochemical cell, in particular a fuel cell, or an electrochemical energy storage device
DE102006052696A1 (en) Plates or semi-finished product transforming method, involves producing negative pressure in die plate of tool half in relation to pressure of transforming medium between another tool half and semi-finished product
EP2301312A1 (en) Method for producing a tight, form-fitting connection
EP3181257A2 (en) Drawing tool for forming workpieces
DE102012013771B4 (en) Cutting tool and cutting device equipped with such
DE102011075677A1 (en) Energy storage module for battery for driving e.g. electric car, has prismatic storage cells arranged one behind other and clamped between two end plates by tie rods, where end plates are designed as push plates or punching plates
DE19513444C2 (en) Device for hydromechanical forming
WO2012045292A1 (en) Method and apparatus for drawing sheet-metal blanks
DE10019685A1 (en) Process for deep-drawing sheet metal and device for carrying out the process
DE102005047852B4 (en) Tool and method for the production of cavities having sheet metal parts
EP2036628A1 (en) Device and method for creating a workpiece with convexity using a pressure medium
EP0784016A1 (en) Nestable drawn pieces as well as a process and a device for fabricating the same
DE102021105712B3 (en) Bipolar plate for a fuel cell and method for manufacturing a bipolar plate
DE102020124355B4 (en) Process for the production of hydroformed components from metallic seamless or welded pipes and tools for hydroforming of pipes

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R079 Amendment of ipc main class

Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: B21D0026020000

Ipc: B21D0026021000

Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: H01M0010020000

Ipc: B21D0026021000

Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: B21D0022000000

Ipc: B21D0026021000

R081 Change of applicant/patentee

Owner name: DAIMLER AG, DE

Free format text: FORMER OWNER: DAIMLER AG, 70327 STUTTGART, DE

Owner name: CELLCENTRIC GMBH & CO. KG, DE

Free format text: FORMER OWNER: DAIMLER AG, 70327 STUTTGART, DE

R081 Change of applicant/patentee

Owner name: CELLCENTRIC GMBH & CO. KG, DE

Free format text: FORMER OWNER: DAIMLER AG, STUTTGART, DE

R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division