DE102014101899A1 - Method and device for producing a multilayer product - Google Patents

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Uwe Maier
Jürgen Kraft
Timo Bednarek
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Abstract

Um ein Verfahren zum Herstellen eines mehrlagigen Produkts zu schaffen, welches mit geringem Zeitaufwand und geringer Maschinenkapazität durchführbar ist, wird vorgeschlagen, dass das Verfahren Folgendes umfasst: – Herstellen von mindestens zwei Lagen des Produkts in einem Verbundwerkzeug; und – Fügen der mindestens zwei Lagen zu dem mehrlagigen Produkt in dem Verbundwerkzeug.In order to provide a method of manufacturing a multi-ply product which is feasible in a short time and with a small machine capacity, it is proposed that the method comprises: producing at least two layers of the product in a composite tool; and - joining the at least two layers to the multilayer product in the composite tool.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines mehrlagigen Produkts, insbesondere einer Bipolarplatteneinheit für eine elektrochemische Vorrichtung. The present invention relates to a method for producing a multilayer product, in particular a bipolar plate unit for an electrochemical device.

Solche Bipolarplatteneinheiten sind Bestandteile von Brennstoffzellenstapeln und dienen insbesondere der Trennung der Medien (Reaktionsgase und Kühlmittel) und der Verteilung der Reaktionsgase mittels Strömungsfeldern über die elektrochemisch aktive Fläche der Brennstoffzelleneinheiten des Brennstoffzellenstapels sowie der elektrischen Leitung über die im Brennstoffzellenstapel in Reihe geschalteten elektrischen Brennstoffzelleneinheiten und zur Kontaktierung der Gasdiffusionslagen in jeder einzelnen Brennstoffzelleneinheit. Außerdem wird Reaktionswärme über die Bipolarplatteneinheiten abgeleitet oder in das Kühlmittel überführt.Such bipolar plate units are components of fuel cell stacks and serve in particular for the separation of the media (reaction gases and coolant) and the distribution of the reaction gases by means of flow fields over the electrochemically active surface of the fuel cell units of the fuel cell stack and the electrical line via the fuel cell stack in series electrical fuel cell units and for contacting the gas diffusion layers in each individual fuel cell unit. In addition, heat of reaction is dissipated via the bipolar plate units or transferred to the coolant.

Eine Bipolarplatteneinheit entsteht vorzugsweise durch Zusammenfügen einer Anoden-Bipolarplatte und einer Kathoden-Bipolarplatte und kann weitere Lagen, insbesondere eine Lage mit einer elektrisch isolierenden Schicht zur Anbindung an eine im Brennstoffzellenstapel benachbarte Bipolarplatteneinheit, umfassen. A bipolar plate unit is preferably formed by assembling an anode bipolar plate and a cathode bipolar plate and may comprise further layers, in particular a layer with an electrically insulating layer for connection to a bipolar plate unit adjacent to the fuel cell stack.

Dichtelemente, beispielsweise aus einem Elastomermaterial, können in die Bipolarplatteneinheit integriert sein. Sealing elements, for example of an elastomeric material, may be integrated into the bipolar plate unit.

Die einzelnen Lagen einer Bipolarplatteneinheit können beispielsweise aus einer Metallfolie durch einen Umformvorgang geformt werden. The individual layers of a bipolar plate unit can be formed, for example, from a metal foil by a forming process.

Ein solcher Umformvorgang kann beispielsweise einen Prägevorgang oder einen Innenhochdruckumformvorgang (Hydroforming), einen Formreckvorgang, einen Tiefziehvorgang und/oder einen Fließpressvorgang umfassen. Such a forming process may include, for example, an embossing process or hydroforming, a drafting process, a deep drawing process and / or an extrusion process.

Ferner ist es möglich, eine metallische Lage einer Bipolarplatteneinheit durch adiabatische Umformung herzustellen, wie dies beispielsweise in der DE 10 2009 019 530 A1 oder der US 6 821 471 B2 beschrieben ist. Furthermore, it is possible to produce a metallic layer of a bipolar plate unit by adiabatic deformation, as for example in the DE 10 2009 019 530 A1 or the US Pat. No. 6,821,471 B2 is described.

Ferner ist es aus der DE 10 2009 059 764 A1 bekannt, zwei Hälften einer Bipolarplatteneinheit aus demselben Band eines Ausgangsmaterials zusammenhängend zu fertigen und anschließend die beiden Hälften aufeinanderzuklappen und miteinander zu fügen. Das Aufeinanderklappen der beiden Hälften der Bipolarplatteneinheit stellt dabei einen im Vergleich zu Stapelprozessen sehr komplizierten Prozessschritt dar. Furthermore, it is from the DE 10 2009 059 764 A1 known to produce two halves of a bipolar plate unit from the same band of a starting material coherently and then fold up the two halves and add together. The unfolding of the two halves of the bipolar plate unit is a very complicated process step compared to batch processes.

Die bislang bekannten Verfahren zur Herstellung von mehreren Lagen eines mehrlagigen Produkts und zum Fügen dieser Lagen zu dem mehrlagigen Produkt sind zeitaufwändig und erfordern hohe Maschinenkapazitäten. The previously known methods for producing multiple layers of a multi-ply product and joining these layers to the multi-ply product are time consuming and require high machine capacities.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen eines mehrlagigen Produkts zu schaffen, welches mit geringem Zeitaufwand und möglichst geringer Maschinenkapazität durchführbar ist. The present invention has for its object to provide a method for producing a multilayer product, which is feasible with little expenditure of time and the least possible machine capacity.

Diese Aufgabe wird durch das Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst, welches folgendes umfasst:

  • – Herstellen von mindestens zwei Lagen des mehrlagigen Produkts in einem Verbundwerkzeug; und
  • – Fügen der mindestens zwei Lagen zu dem mehrlagigen Produkt in dem Verbundwerkzeug.
This object is achieved by the method according to claim 1, which comprises:
  • - producing at least two layers of the multi-ply product in a composite tool; and
  • - Joining the at least two layers to the multilayer product in the composite tool.

Der vorliegenden Erfindung liegt das Konzept zugrunde, die bisher in verschiedenen Maschinen durchgeführten Einzelprozesse zur Herstellung eines mehrlagigen Produkts in einem Verbundwerkzeug zusammenzufassen und so alle Bearbeitungsvorgänge in mehreren aufeinanderfolgenden Bearbeitungsstationen direkt miteinander zu verknüpfen, um so eine minimale Zyklus- oder Taktzeit für die Ausgabe des fertigen mehrlagigen Produkts zu erhalten. The present invention is based on the concept of combining the individual processes previously carried out in different machines to produce a multilayer product in a composite tool and thus directly linking all the processing operations in several successive processing stations, thus ensuring a minimum cycle or cycle time for the output of the finished product to obtain multilayered product.

Vorzugsweise wird das Verbundwerkzeug mit einer Taktzeit von höchstens drei Sekunden, vorzugsweise von höchstens zwei Sekunden, insbesondere von höchstens einer Sekunde, betrieben. Preferably, the composite tool is operated with a cycle time of at most three seconds, preferably at most two seconds, in particular of at most one second.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass mindestens zwei Lagen des Produkts aus mindestens zwei separat zugeführten Ausgangsmaterialien hergestellt werden. In a preferred embodiment of the invention, it is provided that at least two layers of the product are produced from at least two separately supplied starting materials.

Mindestens eines der Ausgangsmaterialien, insbesondere alle Ausgangsmaterialen, werden vorzugsweise in Bandform, insbesondere aus einem aufgewickelten Ausgangsmaterialvorrat, den Bearbeitungsstationen zugeführt. At least one of the starting materials, in particular all starting materials, are preferably supplied to the processing stations in strip form, in particular from a wound-up source material supply.

Das Verbundwerkzeug kann insbesondere ein Folgeverbundwerkzeug, ein Transferwerkzeug oder ein kombiniertes Folgeverbund- und Transferwerkzeug umfassen. The composite tool may in particular comprise a progressive compound tool, a transfer tool or a combined progressive and transfer tool.

In einem Folgeverbundwerkzeug wird ein zusammenhängender Streifen eines Ausgangsmaterials in jedem Vorschubtakt um eine vorgegebene Vorschublänge vorgeschoben, bis eine Trennstation am Ausgabeende des Folgeverbundwerkzeugs erreicht ist. In dieser Trennstation wird bei jedem Arbeitstakt ein in den vorausgegangenen Bearbeitungsstationen des Folgeverbundwerkzeugs bearbeiteter Ausgangsmaterialabschnitt von dem zusammenhängenden Ausgangsmaterial abgetrennt. In a progressive tool, a contiguous strip of stock material is advanced by a predetermined feed length in each feed cycle until a separation station is reached at the discharge end of the progressive compound tool. In this separation station is processed at each working cycle in the previous processing stations of the progressive tool Starting material portion separated from the contiguous starting material.

In einem Transferwerkzeug wird in einer am Eingabeende des Transferwerkzeugs angeordneten Trennstation ein Ausgangsmaterialabschnitt von einem zusammenhängenden Ausgangsmaterial abgetrennt und dann als Einzelteil mittels einer geeigneten Transfereinrichtung des Transferwerkzeugs taktweise von Bearbeitungsstation zu Bearbeitungsstation bis zum Ausgabeende des Transferwerkzeugs transportiert. In a transfer tool, a starting material section is separated from a contiguous starting material in a separating station arranged at the input end of the transfer tool and then transported as a single part by means of a suitable transfer device of the transfer tool intermittently from processing station to processing station to the output end of the transfer tool.

In einem kombinierten Folgeverbund- und Transferwerkzeug ist die Trennstation weder die erste noch die letzte Bearbeitungsstation, sondern zwischen anderen Bearbeitungsstationen angeordnet, so dass das Ausgangsmaterial vom Eingabeende des Werkzeugs bis zu der Trennstation als zusammenhängendes Material und von der Trennstation bis zum Ausgabeende des Werkzeugs in Form von separierten Ausgangsmaterialabschnitten transportiert wird. In a combined progressive and transfer tool, the separation station is neither the first nor the last processing station, but interposed between other processing stations, such that the starting material from the input end of the tool to the separation station as contiguous material and from the separation station to the dispensing end of the tool in shape is transported by separated starting material sections.

Bei einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Herstellung des mehrlagigen Produkts in einem einzigen Folgeverbundwerkzeug, Transferwerkzeug oder kombinierten Folgeverbund- und Transferwerkzeug werkzeugfallend erfolgt. In a particular embodiment of the invention, it is provided that the manufacture of the multilayer product takes place in a single progressive tool, transfer tool or combined progressive and transfer tool tool falling.

Ein in einem solchen Werkzeug werkzeugfallend hergestelltes mehrlagiges Produkt kann anschließend ohne weitere Bearbeitung verwendet, verpackt, gelagert und/oder zusammen mit anderen Produkten zu einer umfassenderen Einheit verbaut werden. A multi-ply product produced in such a tool by a tool may subsequently be used, packaged, stored and / or assembled together with other products to form a more comprehensive unit without further processing.

Alternativ hierzu kann vorgesehen sein, dass das Verbundwerkzeug ein Folgeverbundwerkzeug, ein Transferwerkzeug oder ein kombiniertes Folgeverbundund Transferwerkzeug umfasst, in welchem mehrere Lagen des mehrlagigen Produkts umgeformt und aus dem jeweiligen Ausgangsmaterial herausgetrennt und zumindest vorläufig miteinander gefügt werden. Alternatively, it can be provided that the composite tool comprises a progressive die, a transfer tool or a combined progressive and transfer tool in which a plurality of layers of the multilayer product are formed and separated from the respective starting material and at least temporarily joined together.

Ferner kann vorgesehen sein, dass das Verbundwerkzeug mehrere Folgeverbundwerkzeuge, Transferwerkzeuge oder kombinierte Folgeverbund- und Transferwerkzeuge umfasst, in denen jeweils eine oder mehrere Lagen des mehrlagigen Produkts umgeformt und aus dem jeweiligen Ausgangsmaterial herausgetrennt werden, und eine Fügestation umfasst, in der in verschiedenen Folgeverbundwerkzeugen, Transferwerkzeugen beziehungsweise kombinierten Folgeverbund- und Transferwerkzeugen hergestellte Lagen miteinander gefügt werden. Furthermore, it can be provided that the composite tool comprises a plurality of progressive dies, transfer tools or combined progressive and transfer tools, in each of which one or more layers of the multilayer product are formed and separated from the respective starting material, and a joining station, in which in various progressive dies, Transfer tools or combined progressive and transfer tools produced layers are joined together.

Vorzugsweise werden dabei alle Folgeverbundwerkzeuge, Transferwerkzeuge oder kombinierten Folgeverbund- und Transferwerkzeuge des Verbundwerkzeugs mit derselben Taktzeit betrieben. Preferably, all follow-on composite tools, transfer tools or combined follow-on composite and transfer tools of the composite tool are operated with the same cycle time.

Besonders günstig ist es, wenn die Arbeitstakte der Folgeverbundwerkzeuge, Transferwerkzeuge oder kombinierten Folgeverbund- und Transferwerkzeuge des Verbundwerkzeugs miteinander synchronisiert sind. It is particularly advantageous if the working cycles of the progressive dies, transfer tools or combined follow-on composite and transfer tools of the composite tool are synchronized with each other.

Besonders günstig ist es, wenn mehrere Folgeverbundwerkzeuge, Transferwerkzeuge oder kombinierten Folgeverbund- und Transferwerkzeuge des Verbundwerkzeugs mittels einer gemeinsamen Bewegungsvorrichtung zum Bewegen von Werkzeug-Unterteilen und/oder Werkzeug-Oberteilen dieser Werkzeuge betätigt werden oder wenn die Bewegungsvorrichtungen mehrerer Folgeverbundwerkzeuge, Transferwerkzeuge oder kombinierter Folgeverbund- und Transferwerkzeuge des Verbundwerkzeugs so miteinander synchronisiert sind, dass sie das jeweilige Werkzeug gleichzeitig oder mit einem konstanten zeitlichen Versatz betätigen. It is particularly favorable when a plurality of follow-on composite tools, transfer tools or combined progressive and transfer tools of the composite tool are actuated by means of a common movement device for moving tool subparts and / or tool tops of these tools or if the movement devices of several progressive dies, transfer tools or combined follower and transfer tools of the composite tool are synchronized with each other so that they operate the respective tool simultaneously or at a constant time offset.

Insbesondere kann vorgesehen sein, dass mehrere Folgeverbundwerkzeuge, Transferwerkzeuge oder kombinierte Folgeverbund- und Transferwerkzeuge des Verbundwerkzeugs auf demselben Pressentisch angeordnet sind. In particular, it can be provided that a plurality of progressive dies, transfer tools or combined follow-on composite and transfer tools of the composite tool are arranged on the same press table.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das mehrlagige Produkt eine Bipolarplatteneinheit für eine elektrochemische Vorrichtung, insbesondere für einen Brennstoffzellenstapel oder für einen Elektrolyseur, ist. In a preferred embodiment of the invention, it is provided that the multilayer product is a bipolar plate unit for an electrochemical device, in particular for a fuel cell stack or for an electrolyzer.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders materialsparend, wenn vorgesehen ist, dass das Heraustrennen mindestens einer Lage des mehrlagigen Produkts aus dem jeweiligen Ausgangsmaterial in einem Folgeverbundwerkzeug, Transferwerkzeug oder kombinierten Folgeverbund- und Transferwerkzeug derart erfolgt, dass zwischen im Ausgangsmaterial aufeinanderfolgenden Lagen des mehrlagigen Produkts kein Vorschubverlustmaterial verbleibt. The inventive method is particularly material-saving, if it is provided that the separation of at least one layer of the multilayer product from the respective starting material in a follow-on composite tool, transfer tool or combined progressive and transfer tool such that between the starting material successive layers of the multilayer product no feed loss material remains ,

Dies wird insbesondere dadurch erreicht, dass die Ausdehnung der Außenkontur der betreffenden Lage im jeweiligen Ausgangsmaterialabschnitt des betreffenden Ausgangsmaterials in der Vorschubrichtung des Werkzeugs im Wesentlichen gleich groß ist wie die Vorschubstrecke, um welche das Ausgangsmaterial in jedem Vorschubtakt des Werkzeugs längs der Vorschubrichtung bewegt wird. This is achieved in particular by the fact that the extent of the outer contour of the respective layer in the respective starting material portion of the respective starting material in the feed direction of the tool is substantially equal to the feed distance by which the starting material is moved in each feed cycle of the tool along the feed direction.

Einander benachbarte Lagen, die nacheinander aus dem Ausgangsmaterial herausgetrennt werden, grenzen vorzugsweise unmittelbar aneinander an, ohne dass dazwischen ein Vorschubverlustmaterial verbleibt.Adjacent layers, which are sequentially separated from the starting material, preferably directly adjoin one another without any feed loss material remaining in between.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann ein zumindest vorläufiges, insbesondere ein endgültiges, Fügen mehrerer Lagen des mehrlagigen Produkts, insbesondere aller Lagen des mehrlagigen Produkts, miteinander umfassen. The method according to the invention may comprise an at least preliminary, in particular a final, joining of several layers of the multilayer product, in particular of all layers of the multilayer product, to one another.

Ein solches Fügen kann insbesondere stoffschlüssig und/oder formschlüssig erfolgen. Such a joining can be effected in particular cohesively and / or positively.

Insbesondere kann ein solches Fügen ein Umlegen, Bördeln, Napfziehen, Punktschweißen, Laserschweißen, elektrisches Widerstandsschweißen, Kondensatorentladungsschweißen und/oder Kleben umfassen. In particular, such joining may include flanging, flanging, cupping, spot welding, laser welding, electrical resistance welding, capacitor discharge welding and / or gluing.

Ferner kann das erfindungsgemäße Verfahren ein Dichtfügen mehrerer Lagen des mehrlagigen Produkts umfassen. Furthermore, the method according to the invention may comprise a sealing joining of several layers of the multilayer product.

Bei einem solchen Dichtfügen wird eine fluiddichte Verbindung zwischen den betreffenden Lagen des mehrlagigen Produkts hergestellt. In such a sealing, a fluid-tight connection between the respective layers of the multilayer product is produced.

Ein solches Dichtfügen kann insbesondere ein Kleben, beispielsweise ein vollflächiges Kleben oder ein partielles Kleben, ein Laserschweißen, beispielsweise mittels eines CO2-Lasers, eines Faser-Lasers oder eines Scheiben-Lasers, ein Löten, ein Wellenlöten, beispielsweise ein vollflächiges Wellenlöten oder ein partielles Wellenlöten, ein Reibschweißen, ein Rührreibschweißen, ein Hochfrequenzschweißen, ein Induktionsschweißen und/oder ein Ultraschallschweißen, beispielsweise ein Ultraschall-Metallschweißen, umfassen. Such a sealing joining may in particular be gluing, for example full-surface gluing or partial gluing, laser welding, for example by means of a CO 2 laser, a fiber laser or a disk laser, soldering, wave soldering, for example full wave soldering or partial wave soldering, friction welding, friction stir welding, high frequency welding, induction welding and / or ultrasonic welding, for example ultrasonic metal welding.

Ferner kann das erfindungsgemäße Verfahren ein Beschichten umfassen. Furthermore, the method according to the invention may comprise a coating.

Ein solches Beschichten kann beispielsweise durch ein Musterdruckverfahren, insbesondere ein Siebdruckverfahren oder ein Tampondruckverfahren, ein Sprühverfahren, insbesondere ein Sprühverfahren mit Maskierung oder ein Sprühverfahren ohne Maskierung, ein Eintauchen in einem Tauchbad, ein Aufbringen eines Bandmaterials auf das Ausgangsmaterial und/oder ein Laminieren des Ausgangsmaterials mit einem Beschichtungsmaterial umfassen. Such a coating may be, for example, a pattern printing method, particularly a screen printing method or a pad printing method, a spraying method, particularly a masking spray method or a non-masking spraying method, dipping bath dipping, applying a strip material to the starting material and / or lamination of the starting material with a coating material.

Ferner kann vorgesehen sein, dass das erfindungsgemäße Verfahren einen Prüfvorgang und/oder einen Messvorgang umfasst. Furthermore, it can be provided that the method according to the invention comprises a test procedure and / or a measurement process.

Ein solcher Prüfvorgang oder Messvorgang kann insbesondere eine Schichtdickenprüfung, eine elektrische Widerstandsmessung, eine Leckagenmessung, eine Dichtheitsprüfung, eine Schweißstellenprüfung und/oder eine Oberflächenprüfung umfassen. Such a test procedure or measuring process may in particular comprise a layer thickness test, an electrical resistance measurement, a leak measurement, a leak test, a weld inspection and / or a surface inspection.

Vorzugsweise wird jeder der vorstehend genannten Verfahrensschritte in einer Bearbeitungsstation eines Folgeverbundwerkzeugs, eines Transferwerkzeugs oder eines kombinierten Folgeverbund- und Transferwerkzeugs durchgeführt. Preferably, each of the aforementioned method steps is performed in a processing station of a progressive tool, a transfer tool or a combined progressive and transfer tool.

Bei einer besonderen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass mindestens eine Lage des mehrlagigen Produkts aus einem Ausgangsmaterial hergestellt wird, welches ein metallisches Material und/oder ein elektrisch leitfähiges Faservlies enthält. In a particular embodiment of the method according to the invention, it is provided that at least one layer of the multilayer product is produced from a starting material which contains a metallic material and / or an electrically conductive nonwoven fabric.

Das metallische Material kann insbesondere Aluminium oder eine Aluminium-Legierung, Kupfer oder eine Kupfer-Legierung, Nickel oder eine Nickel-Legierung oder ein Stahlmaterial sein. The metallic material may in particular be aluminum or an aluminum alloy, copper or a copper alloy, nickel or a nickel alloy or a steel material.

Das elektrisch leitfähige Faservlies kann insbesondere ein Kohlefaservlies sein.The electrically conductive nonwoven fabric may in particular be a carbon fiber nonwoven.

Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zum Herstellen eines mehrlagigen Produkts. The present invention further relates to an apparatus for producing a multi-layered product.

Der vorliegenden Erfindung liegt die weitere Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Herstellen eines mehrlagigen Produkts zu schaffen, mittels welcher das mehrlagige Produkt mit geringem Zeitaufwand und möglichst geringer Maschinenkapazität herstellbar ist. The present invention has the further object of providing a device for producing a multi-layer product, by means of which the multi-layer product can be produced with little expenditure of time and the lowest possible machine capacity.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung zum Herstellen eines mehrlagigen Produkts, welche ein Verbundwerkzeug zum Herstellen von zwei oder mehr Lagen des mehrlagigen Produkts und zum Fügen der zwei oder mehr Lagen zu dem mehrlagigen Produkt umfasst. This object is achieved according to the invention by a device for producing a multilayer product, which comprises a composite tool for producing two or more layers of the multilayer product and for joining the two or more layers to the multilayer product.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich insbesondere zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen eines mehrlagigen Produkts. The device according to the invention is particularly suitable for carrying out the method according to the invention for producing a multilayer product.

Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein mehrlagiges Produkt, das in dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist, vorzugsweise mittels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. The present invention further relates to a multilayer product produced in the method according to the invention, preferably by means of a device according to the invention.

Die Ausgangsmaterialien können schon vor dem Zuführen zu dem Verbundwerkzeug vorbeschichtet oder vorverformt sein. The starting materials may be precoated or pre-formed prior to feeding to the composite tool.

Wenn das erfindungsgemäße Verfahren ein Beschichten und ein Fügen umfasst, so kann das Beschichten vor oder nach dem Fügen durchgeführt werden. If the method according to the invention comprises a coating and a joining, the coating can be carried out before or after the joining.

Um mehrere Lagen des mehrlagigen Produkts vor dem Fügen in einer gewünschten Position relativ zueinander positionieren zu können, ist es von Vorteil, wenn die miteinander zu fügenden Lagen des Produkts Positionierelemente, beispielsweise Positionieröffnungen und/oder Positioniervorsprünge, aufweisen, welche mit hierzu korrespondierenden Positionierelementen einer oder mehrerer anderer Lagen des mehrlagigen Produkts oder mit hierzu korrespondierenden Positionierelementen des Verbundwerkzeugs, insbesondere einer Fügestation des Verbundwerkzeugs, so zusammenwirken, dass die gewünschte relative Positionierung der Lagen zueinander erzielt wird. In order to be able to position a plurality of layers of the multilayer product in a desired position relative to one another prior to joining, it is advantageous if the layers of the product to be joined together have positioning elements, for example positioning openings and / or positioning projections, which correspond to positioning elements corresponding thereto a plurality of other layers of the multilayer product or with corresponding thereto positioning of the composite tool, in particular a joining station of the composite tool, cooperate so that the desired relative positioning of the layers is achieved to each other.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung und der zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen. Further features and advantages of the invention are the subject of the following description and the drawings of exemplary embodiments.

In den Zeichnungen zeigen: In the drawings show:

1 eine schematische Darstellung eines Verbundwerkzeugs zum Herstellen von mehreren, beispielsweise drei, Lagen eines mehrlagigen Produkts und zum Fügen der mehreren, insbesondere drei, Lagen zu dem mehrlagigen Produkt, wobei die Herstellung des mehrlagigen Produkts in einem einzigen Folgeverbundwerkzeug werkzeugfallend erfolgt; und 1 a schematic representation of a composite tool for producing a plurality, for example three, layers of a multilayer product and for joining the plurality, in particular three, layers to the multi-layer product, wherein the production of the multi-layer product takes place in a single progressive tool dies; and

2 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform eines Verbundwerkzeugs zum Herstellen von mehreren, beispielsweise drei, Lagen eines mehrlagigen Produkts und zum Fügen der mehreren, insbesondere drei, Lagen zu dem mehrlagigen Produkt, wobei das Verbundwerkzeug mehrere Folgeverbundwerkzeuge umfasst, in denen jeweils eine Lage des mehrlagigen Produkts umgeformt und aus einem jeweiligen Ausgangsmaterial herausgetrennt werden, und eine Fügestation umfasst, in der die in den verschiedenen Folgeverbundwerkzeugen hergestellten Lagen miteinander zu dem mehrlagigen Produkt gefügt werden. 2 a schematic representation of a second embodiment of a composite tool for producing a plurality, for example three, layers of a multilayer product and for joining the plurality, in particular three, layers to the multilayer product, wherein the composite tool comprises a plurality of progressive dies, in each of which a layer of the multilayer product deformed and separated from a respective starting material, and a joining station, in which the layers produced in the various progressive tools are joined together to form the multilayer product.

Gleiche oder funktional äquivalente Elemente sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen bezeichnet. Identical or functionally equivalent elements are denoted by the same reference numerals in all figures.

Eine in 1 schematisch dargestellte, als Ganzes mit 100 bezeichnete Vorrichtung zum Herstellen eines mehrlagigen Produkts 102, beispielsweise einer Bipolarplatteneinheit für eine elektrochemische Vorrichtung, insbesondere für einen Brennstoffzellenstapel, umfasst ein Verbundwerkzeug 104, welches bei dieser ersten Ausführungsform ein einziges Folgeverbundwerkzeug 106 und mehrere Ausgangsmaterial-Zuführvorrichtungen 108 zum Zuführen von mehreren, beispielsweise drei, Ausgangsmaterialien zu dem Folgeverbundwerkzeug 106 umfasst. An in 1 shown schematically, as a whole with 100 designated device for producing a multilayer product 102 , For example, a bipolar plate unit for an electrochemical device, in particular for a fuel cell stack, comprises a composite tool 104 , which in this first embodiment, a single progressive compound tool 106 and a plurality of raw material supply devices 108 for feeding a plurality, for example three, starting materials to the progressive die 106 includes.

Dabei können die dem Folgeverbundwerkzeug 106 zugeführten Ausgangsmaterialien voneinander verschieden oder einander im Wesentlichen gleich sein. In this case, the follow-on composite tool 106 supplied starting materials different from each other or substantially equal to each other.

Jede Ausgangsmaterial-Zuführvorrichtung 108 umfasst beispielsweise eine Halterung 110 zum drehbaren Haltern jeweils einer Ausgangsmaterialrolle 112 und eine (nicht dargestellte) Vorschubvorrichtung, welche taktweise arbeitet und das von der jeweiligen Ausgangsmaterialrolle 112 abgezogene flächige Ausgangsmaterial während eines Vorschubtaktes des Verbundwerkzeugs 104 um eine vorgegebene Vorschubstrecke längs einer Vorschubrichtung 114 fördert. Each feedstock feeder 108 includes, for example, a holder 110 for rotatably supporting a respective stock roll 112 and a feed device (not shown) which operates in cycles and that of the respective stock roll 112 drawn flat starting material during a feed stroke of the composite tool 104 by a predetermined feed distance along a feed direction 114 promotes.

Jede Vorschubvorrichtung kann beispielsweise eine Antriebswalze und eine parallel zu derselben angeordnete Andruckwalze umfassen, wobei das zu fördernde Ausgangsmaterial den Spalt zwischen der Antriebswalze und der Andruckwalze durchläuft und durch die Reibung mit der Mantelfläche der Antriebswalze, die sich während eines Vorschubtaktes dreht, längs der Vorschubrichtung 114 vorwärts bewegt wird. Each feed device may comprise, for example, a drive roller and a pressure roller arranged parallel thereto, wherein the starting material to be conveyed passes through the gap between the drive roller and the pressure roller and along the feed direction by friction with the outer surface of the drive roller which rotates during a feed cycle 114 is moved forward.

Die Ausgangsmaterial-Zuführvorrichtungen 108 fördern die bandförmigen Ausgangsmaterialien in das Folgeverbundwerkzeug 106, welches ein stationäres Werkzeug-Unterteil 116 und ein Werkzeug-Oberteil 118 umfasst, das beispielsweise an (nicht dargestellten) vertikalen Führungsstangen verschieblich geführt und mittels einer (nicht dargestellten) mechanischen, pneumatischen oder hydraulischen Bewegungseinrichtung relativ zu dem stationären Werkzeug-Unterteil 116 verfahrbar ist. The raw material supply devices 108 promote the band-shaped starting materials in the progressive compound tool 106 , which is a stationary tool base 116 and a tool shell 118 comprising, for example, displaceably guided on vertical guide rods (not shown) and by means of a mechanical, pneumatic or hydraulic movement means (not shown) relative to the stationary tool base 116 is movable.

Das Folgeverbundwerkzeug 106 umfasst mehrere längs der Vorschubrichtung 114 aufeinanderfolgende Bearbeitungsstationen 120, welche jeweils an dem Werkzeug-Unterteil 116 und/oder an dem Werkzeug-Oberteil 118 angeordnete Bearbeitungswerkzeuge, wie beispielsweise Stanz-, Präge-, Schneid-, Beschichtungs- oder Fügewerkzeuge, aufweisen. The follow-on composite tool 106 includes several along the feed direction 114 successive processing stations 120 , which in each case on the lower tool part 116 and / or on the tool upper part 118 arranged processing tools, such as punching, embossing, cutting, coating or joining tools have.

Eine oder mehrere Bearbeitungsstationen 120 des Folgeverbundwerkzeugs 106 können zwischen dem Werkzeug-Unterteil 116 und dem Werkzeug-Oberteil 118 angeordnete zusätzliche Werkzeugträger 122 aufweisen, welche jeweils zwischen den Bearbeitungspfaden zweier verschiedener Ausgangsmaterialien angeordnet sind, zusammen mit dem Werkzeug-Oberteil 118 in der Verfahrrichtung 124 verfahren werden und jeweils Bearbeitungswerkzeuge zum Bearbeiten der angrenzenden Ausgangsmaterialien tragen. One or more processing stations 120 of the progressive tool 106 can be between the tool base 116 and the tool shell 118 arranged additional tool carrier 122 which are each arranged between the processing paths of two different starting materials, together with the tool upper part 118 in the direction of travel 124 be moved and each carrying editing tools for editing the adjacent starting materials.

Während eines Arbeitstaktes des Folgeverbundwerkzeugs 106 wird das Werkzeug-Oberteil 118 von oben gegen das oberste Ausgangsmaterial 126a gefahren, und die Werkzeugträger 122 werden gegen die darunterliegenden Ausgangsmaterialien 126b und 126c gefahren, wobei die in den aufeinanderfolgenden Bearbeitungsstationen 120 befindlichen Ausgangsmaterialabschnitte gleichzeitig von den in den jeweiligen Bearbeitungsstationen 120 angeordneten Werkzeugen bearbeitet, das heißt beispielsweise gelocht, geprägt, geschnitten, beschichtet oder gefügt, werden. During a power stroke of the progressive tool 106 becomes the tool top 118 from above against the uppermost starting material 126a driven, and the tool carriers 122 be against the underlying starting materials 126b and 126c driven, in the successive processing stations 120 located starting material sections of the same in the respective processing stations 120 arranged tools edited, that is, for example, perforated, embossed, cut, coated or joined.

Um die Ausgangsmaterialabschnitte relativ zu den Bearbeitungsstationen 120 genau positionieren zu können, kann dabei vorgesehen sein, dass in einer ersten Bearbeitungsstation in jeden Ausgangsmaterialabschnitt ein oder mehrere Positionslöcher eingestanzt werden und dass jede der nachfolgenden Bearbeitungsstationen 120 eine entsprechende Anzahl von Positionierstiften aufweist, welche in die jeweils zugeordneten Positionslöcher der Ausgangsmaterialabschnitte eingreifen und so die Ausgangsmaterialabschnitte in der gewünschten Lage relativ zur jeweiligen Bearbeitungsstation 120 halten. To the starting material sections relative to the processing stations 120 To be able to position accurately, it can be provided that in a first processing station in each starting material section one or more position holes are punched and that each of the subsequent processing stations 120 a corresponding number of positioning pins, which engage in the respectively associated position holes of the starting material sections and thus the starting material sections in the desired position relative to the respective processing station 120 hold.

Mit dem Zurückbewegen des Werkzeug-Oberteils 118 und der Werkzeugträger 122 in ihre obere Ausgangslage ist ein Arbeitstakt des Folgeverbundwerkzeugs 106 abgeschlossen.With the back of the tool shell 118 and the tool carrier 122 in their upper starting position is a power stroke of the progressive tool 106 completed.

Im darauffolgenden Vorschubtakt des Folgeverbundwerkzeugs 106 werden die Ausgangsmaterialien 126a, 126b und 126c mittels der Vorschubvorrichtungen der jeweiligen Ausgangsmaterial-Zuführvorrichtungen 108 um eine vorgegebene Vorschubstrecke längs der Vorschubrichtung 114 vorwärtsbewegt. In the subsequent advancing stroke of the follow-on composite tool 106 become the starting materials 126a . 126b and 126c by means of the feeders of the respective feedstock feeders 108 by a predetermined feed distance along the feed direction 114 moves forward.

Wenn sich die Ausgangsmaterialien nach Abschluss des Vorschubs wieder in Ruhe befinden, beginnt der nächste Arbeitstakt des Folgeverbundwerkzeugs 106 mit dem Absenken des Werkzeug-Oberteils 118. When the starting materials are at rest after the feed has finished, the next working cycle of the progressive tool begins 106 with the lowering of the tool upper part 118 ,

Grundsätzlich kann natürlich auch vorgesehen sein, dass das Werkzeug-Oberteil 118 stationär ist, während das Werkzeug-Unterteil 116 und die Werkzeugträger 122 längs der Verfahrrichtung 124 nach oben bewegt werden. Ferner ist es grundsätzlich auch möglich, dass sich sowohl das Werkzeug-Unterteil als auch das Werkzeug-Oberteil 118 relativ zu den Ausgangsmaterialien 126a bis 126c in der Verfahrrichtung 124 bewegen. In principle, of course, it can also be provided that the tool upper part 118 is stationary while the tool base 116 and the tool carriers 122 along the travel direction 124 to be moved upwards. Furthermore, it is also possible in principle that both the lower tool part and the upper tool part 118 relative to the starting materials 126a to 126c in the direction of travel 124 move.

Das in 1 beispielhaft dargestellte Folgeverbundwerkzeug 106 kann beispielsweise, in der Vorschubrichtung 114 aufeinanderfolgend, eine Stanzstation 128, eine Umformstation 130, eine Beschichtungsstation 132, eine erste Fügestation 134, eine zweite Fügestation 136 und eine Trennstation 138 umfassen. This in 1 exemplified follow-on composite tool 106 For example, in the feed direction 114 successively, a punching station 128 , a forming station 130 , a coating station 132 , a first joining station 134 , a second joining station 136 and a separation station 138 include.

Grundsätzlich kann das Folgeverbundwerkzeug 106 aber auch weniger, andere als die genannten und/oder mehr Bearbeitungsstationen 120 aufweisen.Basically, the progressive compound tool 106 but also less, other than the mentioned and / or more processing stations 120 exhibit.

In der Stanzstation 128 werden die während eines Arbeitstaktes darin befindlichen Ausgangsmaterialabschnitte mittels geeigneter Stanzstempel gelocht, das heißt mit den erforderlichen Durchgangsöffnungen (beispielsweise Mediumkanal-Durchtrittsöffnungen für den Durchtritt von Brenngas, Oxidationsmittel oder Kühlmittel durch eine Lage einer Bipolarplatteneinheit) und gegebenenfalls mit Positionslöchern versehen. In the punching station 128 The starting material sections therein during a working cycle are perforated by means of suitable punches, that is to say provided with the necessary passage openings (for example medium channel passage openings for the passage of fuel gas, oxidizing agent or coolant through a position of a bipolar plate unit) and optionally with position holes.

In der Umformstation 130 können beispielsweise Strömungsleitstrukturen, insbesondere Strömungsfelder, und/oder Dichtstrukturen und/oder Abstützstrukturen in die Ausgangsmaterialien 126a bis 126c eingeformt werden, insbesondere durch einen Prägevorgang. In the forming station 130 For example, flow guide structures, in particular flow fields, and / or sealing structures and / or support structures in the starting materials 126a to 126c be formed, in particular by a stamping process.

In der Beschichtungsstation 132 können die dort befindlichen Ausgangsmaterialabschnitte ganzflächig, teilflächig, linear oder punktuell mit einer Beschichtung versehen werden. In the coating station 132 the starting material sections located there can be provided with a coating over the whole area, part of the area, linearly or selectively.

Eine solche Beschichtung kann beispielsweise durch ein Musterdruckverfahren, insbesondere ein Siebdruck- oder Tampondruckverfahren, durch ein Sprühverfahren (mit oder ohne Maskierung), durch Eintauchen in ein Tauchbad, durch Aufbringen eines Bandmaterials auf das Ausgangsmaterial und/oder durch Laminieren des Ausgangsmaterials mit einer Lage eines Beschichtungsmaterials erfolgen. Such a coating may for example by a pattern printing process, in particular a screen printing or pad printing, by a spraying process (with or without masking), by immersion in a dip, by applying a strip material to the starting material and / or by laminating the starting material with a layer of a Coating occur.

In der ersten Fügestation 134 werden die einander zugeordneten Ausgangsmaterialabschnitte des ersten Ausgangsmaterials 126a und des zweiten Ausgangsmaterials 126b in der gewünschten Weise relativ zueinander positioniert und miteinander gefügt. In the first joining station 134 become the mutually associated starting material portions of the first starting material 126a and the second starting material 126b positioned in the desired manner relative to each other and joined together.

In der zweiten Fügestation 136 wird der jeweils zugeordnete Ausgangsmaterialabschnitt des dritten Ausgangsmaterials 126c relativ zu den bereits miteinander gefügten Ausgangsmaterialabschnitten des ersten Ausgangsmaterials 126a und des zweiten Ausgangsmaterials 126b in der gewünschten Weise positioniert und mit denselben gefügt. In the second joining station 136 becomes the respectively assigned starting material portion of the third starting material 126c relative to the already joined together starting material sections of the first starting material 126a and the second starting material 126b positioned in the desired manner and joined with the same.

Die Fügevorgänge in der ersten Fügestation 134 und der zweiten Fügestation 136 können ein vorläufiges oder ein endgültiges Fügen mehrerer Lagen 103 des mehrlagigen Produkts 102 umfassen. The joining processes in the first joining station 134 and the second joining station 136 can be a preliminary or a final joining of multiple layers 103 of the multi-layered product 102 include.

Hierbei kann es sich um ein stoffschlüssiges Fügen oder ein formschlüssiges Fügen handeln. This may be a cohesive joining or a positive joining.

Das Fügen in den Fügestationen 134 und/oder 136 kann insbesondere ein Umlegen, ein Bördeln, ein Napfziehen, ein Punktschweißen, ein Laserschweißen, ein Widerstandsschweißen, ein Kondensatorentladungsschweißen und/oder ein Kleben umfassen. The joining in the joining stations 134 and or 136 In particular, it may include flanging, crimping, cupping, spot welding, laser welding, resistance welding, capacitor discharge welding, and / or gluing.

Ferner kann das Fügen in mindestens einer der Fügestationen 134 oder 136 ein Dichtfügen mehrerer Lagen des mehrlagigen Produkts 102 umfassen. Furthermore, the joining in at least one of the joining stations 134 or 136 a sealing joining several layers of the multilayer product 102 include.

Ein solches Dichtfügen kann insbesondere ein (vollflächiges oder partielles) Kleben, ein Laserschweißen (beispielsweise mittels eines CO2-Lasers, mittels eines Faser-Lasers und/oder mittels eines Scheiben-Lasers), ein Löten, ein (vollflächiges oder partielles) Wellenlöten, ein Reibschweißen, ein Rührreibschweißen, ein Hochfrequenzschweißen, ein Induktionsschweißen und/oder ein Ultraschallschweißen (insbesondere ein Ultraschall-Metallschweißen) umfassen. Such a sealing joining can in particular be a (full-surface or partial) bonding, laser welding (for example by means of a CO 2 laser, by means of a fiber laser and / or by means of a disk laser), soldering, (full-surface or partial) wave soldering, friction welding, friction stir welding, high frequency welding, induction welding and / or ultrasonic welding (in particular ultrasonic metal welding).

In der Trennstation 138 werden, beispielsweise mittels Trennstempeln, die in der Trennstation 138 befindlichen, miteinander gefügten Ausgangsmaterialabschnitte von den in der Vorschubrichtung 114 weiter hinten, beispielsweise in der zweiten Fügestation 136, befindlichen Ausgangsmaterialabschnitten der Ausgangsmaterialien 126a bis 126c vollständig getrennt, um so die Lagen 103a bis 103c des Produkts 102 zu bilden.In the separation station 138 be, for example by means of separation stamps in the separation station 138 located, interconnected starting material sections of the in the feed direction 114 further back, for example in the second joining station 136 , located starting material sections of the starting materials 126a to 126c completely separated, so the layers 103a to 103c of the product 102 to build.

Die miteinander gefügten und von den bandförmigen Ausgangsmaterialien 126a bis 126c in der Trennstation 138 abgetrennten Lagen 103a bis 103c bilden zusammen das mehrlagige Produkt 102, welches am Ausgang des Folgeverbundwerkzeugs 106 (beispielsweise mittels einer geeigneten Handhabungsvorrichtung) entnommen werden kann. The joined together and the band-shaped starting materials 126a to 126c in the separation station 138 separated layers 103a to 103c together make up the multi-layer product 102 , which at the exit of the progressive tool 106 (For example, by means of a suitable handling device) can be removed.

Vorzugsweise kann das dem Folgeverbundwerkzeug 106 entnommene Produkt 102 ohne weitere Bearbeitung unmittelbar verwendet werden, beispielsweise als Bipolarplatteneinheit zum Aufbau eines Brennstoffzellenstapels. Preferably, this can be the follow-on composite tool 106 removed product 102 be used directly without further processing, for example as a bipolar plate unit for building a fuel cell stack.

Vorzugsweise erfolgt die Herstellung des mehrlagigen Produkts 102 in dem Folgeverbundwerkzeug 106 somit werkzeugfallend. Preferably, the production of the multilayer product takes place 102 in the progressive tool 106 thus falling tool.

Eine in 2 dargestellte zweite Ausführungsform einer Vorrichtung 100 zum Herstellen eines mehrlagigen Produkts 102 unterscheidet sich von der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform insbesondere dadurch, dass das Verbundwerkzeug 104 nicht nur ein einziges Folgeverbundwerkzeug 106 umfasst, in dem die aus den verschiedenen Ausgangsmaterialien 126a bis 126c hergestellten Lagen 103 des mehrlagigen Produkts 102 auch bereits miteinander gefügt werden, sondern stattdessen mehrere, beispielsweise drei, Folgeverbundwerkzeuge 106a bis 106c, in denen jeweils eine Lage 103a bis 103c des mehrlagigen Produkts 102 bearbeitet und aus dem jeweiligen Ausgangsmaterial 126a bis 126c herausgetrennt wird, und eine zusätzlich zu den Folgeverbundwerkzeugen 106a bis 106c vorgesehene externe Fügestation 142, in welcher die in den verschiedenen Folgeverbundwerkzeugen 106a bis 106c hergestellten Lagen 103a bis 103c miteinander gefügt werden, um das mehrlagige Produkt 102 zu bilden. An in 2 illustrated second embodiment of a device 100 for producing a multi-layered product 102 differs from the first embodiment described above in particular in that the composite tool 104 not just a single progressive tool 106 includes, in which the from the different starting materials 126a to 126c produced layers 103 of the multi-layered product 102 also already be joined together, but instead several, for example three, progressive dies 106a to 106c in each case one location 103a to 103c of the multi-layered product 102 edited and from the respective source material 126a to 126c is cut out, and in addition to the follow-on composite tools 106a to 106c provided external joining station 142 in which in the different progressive tools 106a to 106c produced layers 103a to 103c be joined together to the multi-layered product 102 to build.

Die Fügestation 142 kann ein Werkzeug-Unterteil 144 und ein Werkzeug-Oberteil 146 umfassen, welche längs einer Verfahrrichtung 148 mittels einer (nicht dargestellten) mechanischen, pneumatischen oder hydraulischen Bewegungseinrichtung relativ zueinander verfahrbar sind. The joining station 142 can be a tool base 144 and a tool shell 146 include, which along a direction of travel 148 by means of a (not shown) mechanical, pneumatic or hydraulic movement means are movable relative to each other.

Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Bewegungseinrichtung der externen Fügestation 142 mit der Bewegungseinrichtung mindestens eines Folgeverbundwerkzeugs 106, vorzugsweise aller Folgeverbundwerkzeuge 106, gekoppelt und/oder synchronisiert ist, so dass die Arbeitstakte in der Fügestation 142 und in den damit gekoppelten Folgeverbundwerkzeugen 106 miteinander synchronisiert sind. In particular, it can be provided that the movement device of the external joining station 142 with the movement device of at least one progressive compound tool 106 , preferably all follow-on composite tools 106 , coupled and / or synchronized, so that the power strokes in the joining station 142 and in the follow-on composite tools coupled thereto 106 synchronized with each other.

Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die externe Fügestation 142 und mindestens ein Folgeverbundwerkzeug 106, vorzugsweise alle Folgeverbundwerkzeuge 106, auf demselben Pressentisch angeordnet sind. For example, it can be provided that the external joining station 142 and at least one progressive compound tool 106 , preferably all follow-on composite tools 106 , are arranged on the same press table.

Jedem der Folgeverbundwerkzeuge 106a, 106b und 106c ist jeweils eine Ausgangsmaterial-Zuführvorrichtung 108 zugeordnet, und jedes Folgeverbundwerkzeug 106a bis 106c umfasst mehrere Bearbeitungsstationen 120, die in der jeweiligen Vorschubrichtung 114 aufeinanderfolgen, zur sequenziellen Bearbeitung des jeweiligen Ausgangsmaterials 126a bis 126c. Each of the progressive dies 106a . 106b and 106c Each is a raw material supply device 108 assigned, and each progressive tool 106a to 106c includes several processing stations 120 in the respective feed direction 114 successive, for the sequential processing of the respective starting material 126a to 126c ,

Wie bei der in 1 dargestellten ersten Ausführungsform können die Bearbeitungsstationen 120 beispielsweise als Stanzstation 128, Umformstation 130, Beschichtungsstation 132 oder Trennstation 138 ausgebildet sein. As with the in 1 illustrated first embodiment, the processing stations 120 for example as a punching station 128 , Forming station 130 , Coating station 132 or separation station 138 be educated.

Die Anzahl und die Ausgestaltung der Bearbeitungsstationen 120 kann grundsätzlich in allen Folgeverbundwerkzeugen 106a bis 106c gleich sein, kann sich aber auch zwischen den Folgeverbundwerkzeugen 106a bis 106c unterscheiden. The number and design of processing stations 120 can basically be used in all progressive dies 106a to 106c be the same, but can also be between the follow-on composite tools 106a to 106c differ.

Eine in der beispielhaften Darstellung von 2 zusätzlich dargestellte Bearbeitungsstation 140 kann beispielsweise eine Leerstation sein, in welcher kein Bearbeitungsvorgang durchgeführt wird, oder eine Prüfstation, in welcher ein jeweils darin angeordneter Ausgangsmaterialabschnitt einem Prüfvorgang und/oder einem Messvorgang unterzogen wird. One in the exemplary presentation of 2 additionally shown processing station 140 For example, it may be an empty station in which no processing operation is carried out, or a testing station in which a starting material section arranged therein is subjected to a testing process and / or a measuring process.

Ein solcher Prüf- oder Messvorgang kann beispielsweise eine Schichtdickenprüfung, eine elektrische Widerstandsmessung, eine Leckagenmessung, eine Schweißstellenprüfung und/oder eine Oberflächenprüfung umfassen. Such a test or measurement process may include, for example, a film thickness test, an electrical resistance measurement, a leak measurement, a weld inspection and / or a surface inspection.

Da jedes der Folgeverbundwerkzeuge 106a bis 106c bei dieser Ausführungsform nur eine einzige Lage 103a bis 103c des mehrlagigen Produkts 102 herstellt, umfasst bei dieser Ausführungsform keines der Folgeverbundwerkzeuge 106 eine Fügestation. Es wäre aber auch denkbar, zwei oder mehr Lagen 103 des mehrlagigen Produkts 102 in demselben Folgeverbundwerkzeug 106 herzustellen und dann in der externen Fügestation 142 mit mindestens einer anderen Lage 103, die in einem anderen Folgeverbundwerkzeug 106 hergestellt worden ist, zu fügen. Because each of the progressive dies 106a to 106c in this embodiment, only a single layer 103a to 103c of the multi-layered product 102 does not include any of the progressive dies in this embodiment 106 a joining station. It would also be conceivable, two or more layers 103 of the multi-layered product 102 in the same progressive tool 106 and then in the external joining station 142 with at least one other location 103 that in another progressive tool 106 has been made to add.

Nach dem Abtrennen der jeweiligen Lagen 103a bis 103c in der Trennstation 138 des jeweiligen Folgeverbundwerkzeugs 106a bis 106c werden diese Lagen 103a bis 103c mittels geeigneter Förder- oder Handhabungsvorrichtungen, beispielsweise mittels Robotern, vom jeweiligen Folgeverbundwerkzeug 106a bis 106c in den Arbeitsbereich der externen Fügestation 142 bewegt und dort miteinander zu dem mehrlagigen Produkt 102 gefügt. After separating the respective layers 103a to 103c in the separation station 138 of the respective progressive tool 106a to 106c become these layers 103a to 103c by means of suitable conveying or handling devices, for example by means of robots, from the respective progressive tool 106a to 106c into the working area of the external joining station 142 moved and there together to the multilayer product 102 together.

Hierbei können alle vorstehend im Zusammenhang mit der ersten Fügestation 134 und der zweiten Fügestation 136 des Folgeverbundwerkzeugs 106 der ersten Ausführungsform beschriebenen Fügeverfahren verwendet werden. In this case, all the above in connection with the first joining station 134 and the second joining station 136 of the progressive tool 106 used in the first embodiment.

Das durch den Fügevorgang in der Fügestation 142 fertiggestellte mehrlagige Produkt 102 wird der Fügestation 142 entnommen und einer Weiterverwendung zugeführt, im Falle einer Bipolarplatteneinheit beispielsweise einem Prozess zum Zusammenbau eines Brennstoffzellenstapels. The result of the joining process in the joining station 142 finished multilayer product 102 becomes the joining station 142 taken and re-used, in the case of a bipolar plate unit, for example, a process for assembling a fuel cell stack.

Im Übrigen stimmt die in 2 dargestellte zweite Ausführungsform einer Vorrichtung 100 zum Herstellen des mehrlagigen Produkts 102 hinsichtlich Aufbau und Funktionsweise mit der in 1 dargestellten ersten Ausführungsform überein, auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird. Incidentally, the in 2 illustrated second embodiment of a device 100 for producing the multi-layered product 102 in terms of design and operation with the in 1 illustrated in the first embodiment, reference is made to the above description in this regard.

Die im Zusammenhang mit den in den 1 und 2 dargestellten Folgeverbundwerkzeuge können grundsätzlich auch (jeweils einzeln oder sämtlich) durch Transferwerkzeuge ersetzt werden, bei denen zunächst in einer Trennstation Ausgangsmaterialabschnitte von dem dem Transferwerkzeug zugeführten Ausgangsmaterial abgetrennt und dann als Einzelteile mittels einer geeigneten Transfereinrichtung des Transferwerkzeug taktweise von Bearbeitungsstation 120 zu Bearbeitungsstation 120 durch das Transferwerkzeug transportiert werden. In connection with in the 1 and 2 In principle, progressive-compound tools shown can also be replaced (in each case individually or completely) by transfer tools in which starting material sections are first separated from the starting material supplied to the transfer tool in a separating station and then cyclically transferred from the processing station as individual parts by means of a suitable transfer device of the transfer tool 120 to processing station 120 be transported by the transfer tool.

Bei der Ausführungsform aus 2 könnte auch vorgesehen sein, dass mindestens eine Lage 103 des mehrlagigen Produkts 102 in einem Folgeverbundwerkzeug 106 und mindestens eine andere Lage 103 in einem Transferwerkzeug hergestellt wird. In the embodiment of 2 could also be provided that at least one location 103 of the multi-layered product 102 in a progressive tool 106 and at least one other situation 103 is produced in a transfer tool.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102009019530 A1 [0007] DE 102009019530 A1 [0007]
  • US 6821471 B2 [0007] US 6821471 B2 [0007]
  • DE 102009059764 A1 [0008] DE 102009059764 A1 [0008]

Claims (15)

Verfahren zum Herstellen eines mehrlagigen Produkts (102), umfassend Folgendes: – Herstellen von mindestens zwei Lagen (103) des Produkts (102) in einem Verbundwerkzeug (104); und – Fügen der mindestens zwei Lagen (103) zu dem mehrlagigen Produkt (102) in dem Verbundwerkzeug (104). Method for producing a multilayer product ( 102 ), comprising: - producing at least two layers ( 103 ) of the product ( 102 ) in a compound tool ( 104 ); and - joining the at least two layers ( 103 ) to the multilayer product ( 102 ) in the composite tool ( 104 ). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Lagen (103) des Produkts (102) aus zwei separat zugeführten Ausgangsmaterialien (126) hergestellt werden. Method according to claim 1, characterized in that at least two layers ( 103 ) of the product ( 102 ) from two separately supplied starting materials ( 126 ) getting produced. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbundwerkzeug (104) ein Folgeverbundwerkzeug (106), ein Transferwerkzeug oder ein kombiniertes Folgeverbund- und Transferwerkzeug umfasst. Method according to one of claims 1 or 2, characterized in that the composite tool ( 104 ) a follow-on composite tool ( 106 ), a transfer tool, or a combined progressive and transfer tool. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Herstellung des mehrlagigen Produkts (102) in einem einzigen Folgeverbundwerkzeug (106), Transferwerkzeug oder kombinierten Folgeverbund- und Transferwerkzeug werkzeugfallend erfolgt. Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the production of the multilayer product ( 102 ) in a single progressive tool ( 106 ), Transfer tool or combined progressive and transfer tool tool falling. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbundwerkzeug (104) ein Folgeverbundwerkzeug (106), Transferwerkzeug oder kombiniertes Folgeverbund- und Transferwerkzeug umfasst, in welchem mehrere Lagen (103) des mehrlagigen Produkts (102) umgeformt und aus dem jeweiligen Ausgangsmaterial (126) herausgetrennt und zumindest vorläufig miteinander gefügt werden. Method according to claim 3, characterized in that the composite tool ( 104 ) a follow-on composite tool ( 106 ), Transfer tool or combined progressive and transfer tool, in which several layers ( 103 ) of the multilayered product ( 102 ) and from the respective starting material ( 126 ) are separated out and at least temporarily joined together. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbundwerkzeug (104) mehrere Folgeverbundwerkzeuge (106), Transferwerkzeuge oder kombinierte Folgeverbund- und Transferwerkzeuge umfasst, in denen jeweils eine oder mehrere Lagen (103) des mehrlagigen Produkts (102) umgeformt und aus dem jeweiligen Ausgangsmaterial (126) herausgetrennt werden, und eine Fügestation (142) umfasst, in der in verschiedenen Folgeverbundwerkzeugen (106), Transferwerkzeugen oder kombinierten Folgeverbund- und Transferwerkzeugen hergestellte Lagen (103) miteinander gefügt werden. Method according to one of claims 3 or 5, characterized in that the composite tool ( 104 ) several progressive compound tools ( 106 ), Transfer tools or combined progressive and transfer tools, in each of which one or more layers ( 103 ) of the multilayered product ( 102 ) and from the respective starting material ( 126 ) and a joining station ( 142 ), in which in various follow-on composite tools ( 106 ), Transfer tools or combined progressive and transfer tools ( 103 ) are joined together. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das mehrlagige Produkt (102) eine Bipolarplatteneinheit für eine elektrochemische Vorrichtung ist. Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that the multilayer product ( 102 ) is a bipolar plate unit for an electrochemical device. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Heraustrennen mindestens einer Lage (103) des mehrlagigen Produkts (102) aus dem jeweiligen Ausgangsmaterial (126) in einem Folgeverbundwerkzeug (106), Transferwerkzeug oder kombinierten Folgeverbund- und Transferwerkzeug derart erfolgt, dass zwischen im Ausgangsmaterial (126) aufeinanderfolgenden Lagen (103) kein Vorschubverlustmaterial verbleibt. Method according to one of claims 3 to 7, characterized in that the separation of at least one layer ( 103 ) of the multilayered product ( 102 ) from the respective starting material ( 126 ) in a progressive tool ( 106 ), Transfer tool or combined follow-on composite and transfer tool such that between in the starting material ( 126 ) successive layers ( 103 ) no feed loss material remains. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren ein zumindest vorläufiges Fügen mehrerer Lagen (103) des mehrlagigen Produkts (102) umfasst. Method according to one of claims 1 to 8, characterized in that the method comprises at least provisionally joining a plurality of layers ( 103 ) of the multilayered product ( 102 ). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren ein Dichtfügen mehrerer Lagen (103) des mehrlagigen Produkts (102) umfasst. Method according to one of claims 1 to 9, characterized in that the method sealing a plurality of layers ( 103 ) of the multilayered product ( 102 ). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren ein Beschichten umfasst. Method according to one of claims 1 to 10, characterized in that the method comprises a coating. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren einen Prüfvorgang und/oder einen Messvorgang umfasst. Method according to one of claims 1 to 11, characterized in that the method comprises a test procedure and / or a measurement process. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Lage (103) des mehrlagigen Produkts (102) aus einem Ausgangsmaterial hergestellt wird, welches ein metallisches Material und/oder ein elektrisch leitfähiges Faservlies enthält.Method according to one of claims 1 to 12, characterized in that at least one layer ( 103 ) of the multilayered product ( 102 ) is prepared from a starting material containing a metallic material and / or an electrically conductive nonwoven fabric. Vorrichtung zum Herstellen eines mehrlagigen Produkts (102), umfassend ein Verbundwerkzeug (104) zum Herstellen von zwei oder mehr Lagen (103) des mehrlagigen Produkts (102) und zum Fügen der zwei oder mehr Lagen (103) zu dem mehrlagigen Produkt (102). Device for producing a multilayer product ( 102 ), comprising a composite tool ( 104 ) for producing two or more layers ( 103 ) of the multilayered product ( 102 ) and for joining the two or more layers ( 103 ) to the multilayer product ( 102 ). Mehrlagiges Produkt, hergestellt in einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, vorzugsweise mittels einer Vorrichtung nach Anspruch 14. Multilayer product produced in a process according to one of Claims 1 to 13, preferably by means of a device according to Claim 14.
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