DE102017115364B4

DE102017115364B4 - Prozessieranordnung und Verfahren zum Prozessieren eines Bandsubstrats

Info

Publication number: DE102017115364B4
Application number: DE102017115364.0A
Authority: DE
Inventors: Maik Vieluf; Jörg Faber
Original assignee: Von Ardenne Asset GmbH and Co KG
Current assignee: Von Ardenne Asset GmbH and Co KG
Priority date: 2017-07-10
Filing date: 2017-07-10
Publication date: 2021-08-19
Anticipated expiration: 2037-07-11
Also published as: CN109234709A; DE102017115364A1; CN109234709B

Abstract

Prozessieranordnung (100), aufweisend:
• eine Umformvorrichtung (102) mit einem Umformbereich (112) zum Umformen eines Bandsubstrats (120) in einem diskontinuierlichen Umformprozess;
• eine Beschichtungsvorrichtung (106) mit einem Beschichtungsbereich (116) zum Beschichten des Bandsubstrats (120) in einem kontinuierlichen Beschichtungsprozess;
• eine Puffervorrichtung (104) mit einem Pufferbereich (114) zum Aufnehmen eines Abschnitts (122) des Bandsubstrats (120);
• eine Bandtransportvorrichtung (108) zum diskontinuierlichen Transportierten des Bandsubstrats (120) durch den Umformbereich (112) hindurch in den Pufferbereich (114) hinein und zum kontinuierlichen Transportieren des Bandsubstrats (120) aus dem Pufferbereich (114) heraus in den Beschichtuungsbereich (116) hinein,
• wobei die Umformvorrichtung (102) derart eingerichtet ist, dass vordefinierte Sollknickstellen (120k) in dem Bandsubstrat (120) erzeugt werden und wobei die Puffervorrichtung (104) und die Bandtransportvorrichtung (108) derart eingerichtet sind, dass das Bandsubstrat (120) in dem Pufferbereich (114) jeweils an den vordefinierten Sollknickstellen (120k) geknickt wird.

Description

Verschiedene Ausführungsbeispiele betreffen eine Prozessieranordnung und ein Verfahren zum Einschleusen eines Substrats.
Im Allgemeinen werden viele verschiedene Verfahren zum Prozessieren von Substraten verwendet. Als Substrate können beispielsweise Glasscheiben, Kunststoffplatten, Metallbänder, Folien, Wafer, Werkstücke oder Ähnliches verwendet werden. Die Substrate können beispielsweise mittels einer Prozessiervorrichtung prozessiert werden, z.B. mittels einer Beschichtungsvorrichtung beschichtet werden, mittels einer Ätzvorrichtung gereinigt oder strukturiert werden, mittels einer Heizvorrichtung und/oder einer Kühlvorrichtung einer Temperaturbehandlung unterzogen werden, oder Ähnliches. Dabei werden die Substrate herkömmlicherweise in mindestens einem Prozessierbereich in einer Prozessierkammer prozessiert. Als Prozessierkammer kann beispielsweise eine Vakuum-Prozessierkammer, eine Atmosphärendruck-Prozessierkammer oder eine Überdruck-Prozessierkammer verwendet werden. Dabei können die Substrate einzeln oder im Verbund prozessiert werden.
Verschiedene nachfolgende im Detail beschriebene Ausführungsformen betreffen eine Vakuumbeschichtung von einem geprägten Edelstahl-Substrat, z.B. in Band- bzw. Kettenform. Diese können als Bipolarplatten in Brennstoffzellen verwendet werden. Derartige Bipolarplatten können eine wichtige Komponente in Brennstoffzellen (respektive Elektrolysezellen) bilden. Sie sorgen für eine erste Grobverteilung der Reaktionsgase, wie Brennstoff auf der Anodenseite und Sauerstoff oder Luft auf der Kathodenseite. Sie müssen selbst eine äußerst geringe Gaspermeabilität aufweisen, bei gleichzeitig guten elektrischen und mechanischen Eigenschaften. Außerdem erlauben sie in ihrem Zwischenraum einen Kühlwasserdurchfluss zum Abführen der Prozesswärme.
Herkömmlicherweise verwendete massive Graphitsysteme haben signifikante Nachteile in Dicke, Gewicht und Herstellungskosten, so dass die Verwendung dünnerer, geprägter und/oder gestanzter Substrate hilfreich sein kann. Dabei können die Substrate eine Dicke von weniger als 100 µm aufweisen und beispielsweise metall- oder edelstahl-basiert sein. Für eine hinreichend gute und vor allem langzeitstabile Brennstoffzellenperformance sind beispielsweise dünne Oberflächenfunktionalisierungen hilfreich. Beispielsweise können Beschichtungen auf das Substrat aufgebracht werden, welche bei hinreichend guten elektrischen Leitfähigkeiten einen verbesserten Korrosionsschutz bieten.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können vorgeprägte plattenförmige Substrate beschichtet werden. Herkömmlicherweise verwendete Sheet- und Carrier-Handling-Systeme können jedoch zeitaufwendig im Mengendurchsatz sein und daher hohe Produktionskosten mit sich bringen. Das Abpumpen und Belüften herkömmlicher Anlagen zum Beschichten von plattenförmigen Substraten, die schubweise (d.h. zeitlich diskontinuierlich) eingeschleust werden, kann die Produktivität limitieren und kann somit beispielsweise das effiziente Ausnutzen von Hochrate-Beschichtungstechnologien verhindern.
Ferner könnten Metallbänder als Substrate verwendet werden, die zunächst beschichtet werden und die anschließend geprägt werden. Allerdings wurde erkannt, dass dabei Mikrorisse in den Schichten entstehen können, welche lokale Korrosionen begünstigen, was zu einer Delamination sowie einer Verschlechterung im Übergangswiderstand (ICR, Interfacial Contact Resistance), und damit zu einem Einbruch in der Zellperformance bzw. zu einer kürzeren Lebensdauer der Brennstoffzelle führen kann.
Es wird auf die Druckschrift DE 10 2013 110 609 A1 hingewiesen, in der eine Vakuumprozessvorrichtung, eine Prozessiervorrichtung, und eine Transportvorrichtung zum Transportieren eines Bandsubstrats beschrieben sind.
Ein Aspekt verschiedener Ausführungsformen kann anschaulich darin gesehen werden, die Produktivität zur Beschichtung eines Bandsubstrats mit der notwendigen Schichtqualität zur Oberflächenfunktionalisierung nach der Prägung zu vereinen, mit dem Ziel, hochwertige metallbasierte Bipolarplatten (auch als 3D-Flachsubstrate bezeichnet) wirtschaftlich, d.h. beispielsweise in Massenproduktion, herzustellen.
Die Erfindung ist durch die unabhängigen Ansprüche definiert. Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird eine Prozessieranordnung bereitgestellt, mittels welcher ein Bandsubstrat zunächst vorstrukturiert (z.B. geprägt, gestanzt, gelocht, perforiert, geritzt oder anderweitig umgeformt) werden kann, was bei einem diskontinuierlichen Bandtransport erfolgt, und anschließend in einer Prozessierkammer prozessiert (z.B. in einer Beschichtungskammer beschichtet) werden kann, was bei einem kontinuierlichen Bandtransport erfolgt. Der Übergang von dem diskontinuierlichen Bandtransport zu dem kontinuierlichen Bandtransport erfolgt mittels einer Puffervorrichtung, welche einen entsprechend langen Abschnitt des Bandsubstrats vorhält, um diesen Übergang zu ermöglichen. Dabei erfolgt das Puffern des Bandsubstrats derart, dass vor dem Puffern Sollknickstellen in dem Bandsubstrat erzeugt werden, z.B. als Teil eines Vorstrukturierens des Substrats.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Prozessieranordnung (z.B. zum Prägen eines Substrats und zum Beschichten des geprägten Substrats) Folgendes aufweisen: eine Umformvorrichtung mit einem Umformbereich zum Umformen eines Bandsubstrats in einem diskontinuierlichen Umformprozess; eine Beschichtungsvorrichtung mit einem Beschichtungsbereich zum Beschichten des Bandsubstrats in einem kontinuierlichen Beschichtungsprozess; eine Puffervorrichtung mit einem Pufferbereich zum Aufnehmen eines Abschnitts des Bandsubstrats; eine Bandtransportvorrichtung zum diskontinuierlichen Transportierten des Bandsubstrats durch den Umformbereich hindurch in den Pufferbereich hinein und zum kontinuierlichen Transportieren des Bandsubstrats aus dem Pufferbereich heraus in den Beschichtungsbereich hinein, wobei die Umformvorrichtung derart eingerichtet ist, dass vordefinierte Sollknickstellen in dem Bandsubstrat erzeugt werden und wobei die Puffervorrichtung und die Bandtransportvorrichtung derart eingerichtet sind, dass das Bandsubstrat in dem Pufferbereich jeweils an den vordefinierten Sollknickstellen gefaltet wird.
Gemäß einem Vergleichsbeispiel kann eine Prozessieranordnung (z.B. zum Beschichten eines geprägten Substrats) Folgendes aufweisen: eine Prozessierkammer und eine Prozessiervorrichtung zum Prozessieren eines Substrats in einem Prozessierbereich in der Prozessierkammer; eine Eingangs-Bandschleuse und ein Transportband zum Transportieren des Substrats in die Prozessierkammer hinein und durch den Prozessierbereich hindurch; ein Substrathandler zum Kuppeln (z.B. Auflegen oder Befestigen) des Substrats mit dem Transportband, wobei der Substrathandler derart eingerichtet ist, dass das Substrat außerhalb der Prozessierkammer mit dem Transportband gekuppelt werden kann, wobei die Eingangs-Bandschleuse und das Transportband derart eingerichtet sind, dass das Substrat gemeinsam mit dem Transportband durch die Eingangs-Bandschleuse in die Prozessierkammer hinein transportiert werden kann.
Gemäß einem weiteren Vergleichsbeispiel kann eine Prozessieranordnung (z.B. zum Beschichten eines geprägten Substrats) Folgendes aufweisen: eine Prozessierkammer und eine Prozessiervorrichtung zum Prozessieren eines Substrats in einem Prozessierbereich in der Prozessierkammer; eine Eingangs-Bandschleuse, eine Ausgangs-Bandschleuse und ein Transportband zum Transportieren des Substrats in die Prozessierkammer hinein, durch den Prozessierbereich hindurch und aus der Prozessierkammer heraus; ein Substrathandler zum Kuppeln (z.B. Auflegen oder Befestigen) des Substrats mit dem Transportband, wobei der Substrathandler derart eingerichtet ist, dass das Substrat außerhalb der Prozessierkammer mit dem Transportband gekuppelt werden kann, wobei die Eingangs-Bandschleuse, die Ausgangs-Bandschleuse und das Transportband derart eingerichtet sind, dass das Substrat gemeinsam mit dem Transportband durch die Eingangs-Bandschleuse in die Prozessierkammer hinein und durch die Ausgangs-Bandschleuse aus der Prozessierkammer heraus transportiert werden kann.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Verfahren zum Prozessieren eines Bandsubstrats Folgendes aufweisen: diskontinuierliches Transportieren des Bandsubstrats entlang einer Transportrichtung und (währenddessen) Erzeugen von Sollknickstellen mittels einer Umformung vordefinierter Abschnitte des Bandsubstrats, wobei sich die Sollknickstellen quer zur Transportrichtung erstrecken und in Transportrichtung gesehen in einem Abstand voneinander angeordnet sind; anschließend, ein diskontinuierliches Transportieren des Bandsubstrats in einen Pufferbereich und Puffern des Bandsubstrats in dem Pufferbereich mittels Falten des Bandsubstrats an den erzeugten Sollknickstellen; und anschließend, kontinuierliches Transportieren des Bandsubstrats aus dem Pufferbereich heraus in eine Beschichtungsvorrichtung hinein und Beschichten des Bandsubstrats in einem Beschichtungsbereich.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Verfahren zum Einschleusen eines Bandsubstrats entlang einer Transportrichtung in eine Prozessierkammer hinein oder zum Ausschleusen eines Bandsubstrats aus einer Prozessierkammer heraus, wobei das Bandsubstrat eine Prägestruktur mit Rillen aufweist, welche sich mit einer Länge in die Transportrichtung erstrecken, Folgendes aufweisen: Transportieren des Bandsubstrats durch eine Bandschleuse in die Prozessierkammer hinein oder aus der Prozessierkammer heraus, wobei jeweils ein Abschnitt des Bandsubstrats einen Schleusenbereich der Bandschleuse durchläuft und wobei die Bandschleuse mindestens eine Dichtungsstruktur aufweist; und gleichzeitig, Anpressen der Dichtungsstruktur an das Bandsubstrat derart, dass die Rillen der Prägestruktur vollständig mittels der Dichtungsstruktur abgedeckt werden.
Gemäß einem weiteren Vergleichsbeispiel kann ein Verfahren zum kontinuierlichen Einschleusen eines Substrats entlang einer Transportrichtung in eine Prozessierkammer hinein Folgendes aufweisen: Kuppeln eines Substrats mit einem Transportband, wobei das Transportband durch eine Bandschleuse hindurchgeführt ist; und anschließend, Bewegen des Transportbandes und dadurch Transportieren des Substrats durch die Bandschleuse hindurch in die Prozessierkammer hinein.
Ausführungsbeispiele sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert.
Es zeigen

1 eine Prozessieranordnung in einer schematischen Ansicht, gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
2 eine Prozessiervorrichtung in einer schematischen Ansicht, gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
3A und 3B eine Schleusenrolle in einer schematischen Ansicht, gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
3C ein Endlosband einer Schleusenanordnung in einer schematischen Ansicht, gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
4 eine Umformvorrichtung in einer schematischen Ansicht, gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
5A und 5B jeweils ein umgeformtes Substrat in einer schematischen Ansicht, gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
6 eine Puffervorrichtung in einer schematischen Ansicht, gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
7 eine Prozessiervorrichtung in einer schematischen Ansicht, gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
8 eine Vorrichtung zum Vereinzeln und/oder Lagern von Substraten in einer schematischen Ansicht, gemäß verschiedenen Ausführungsformen; und
9 mehrere bandförmig verbundene Einzel-Substrate in einer schematischen Ansicht, gemäß verschiedenen Ausführungsformen.

In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die Teil dieser bilden und in denen zur Veranschaulichung spezifische Ausführungsformen gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeübt werden kann. In dieser Hinsicht wird Richtungsterminologie wie etwa „oben“, „unten“, „vorne“, „hinten“, „vorderes“, „hinteres“, usw. mit Bezug auf die Orientierung der beschriebenen Figur(en) verwendet. Da Komponenten von Ausführungsformen in einer Anzahl verschiedener Orientierungen positioniert werden können, dient die Richtungsterminologie zur Veranschaulichung und ist auf keinerlei Weise einschränkend. Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen benutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es versteht sich, dass die Merkmale der hierin beschriebenen verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spezifisch anders angegeben. Die folgende ausführliche Beschreibung ist deshalb nicht in einschränkendem Sinne aufzufassen, und der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird durch die angefügten Ansprüche definiert.
Im Rahmen dieser Beschreibung werden die Begriffe „verbunden“, „angeschlossen“, „gekuppelt“ sowie „gekoppelt“ verwendet zum Beschreiben sowohl einer direkten als auch einer indirekten Verbindung, eines direkten oder indirekten Anschlusses sowie einer direkten oder indirekten Kopplung. In den Figuren werden identische oder ähnliche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen, soweit dies zweckmäßig ist.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zur effizienten kontinuierlichen Herstellung von oberflächenfunktionalisierten 3D-Metall-Flachsubstraten bereitgestellt. Ferner wird eine entsprechend eingerichtete Bandschleuse bereitgestellt, zum kontinuierlichen Einschleusen des 3D-Metall-Flachsubstrats in eine Vakuum-Prozessierkammer bzw. Beschichtungskammer.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen werden die 3D-Metall-Flachsubstrate in Kettenform bereitgestellt, z.B. als zusammenhängendes Bandsubstrat (d.h. aus einem Stück kommend), welches mit Präge- und Stanzstrukturen vor der Beschichtung vorstrukturiert ist. Anschaulich werden aneinanderhängende (aufgefädelte) geprägte Einzelsegmente vor dem Beschichten aus dem Metallband mittels einer Umformvorrichtung erzeugt.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen werden die Flachsubstrate, z.B. 3D-Flachsubstrate (z.B. 3D-Metall-Flachsubstrate) in Kettenform bereitgestellt, z.B. als semizusammengesetztes Band (aus einzelnen Stücken kommend), wobei fertig geprägte und vereinzelte Platten auf ein Führungsband bzw. auf Führungsketten in Position gebracht werden (Air-to-Air-Einzelsubstrateinschleusung in Kettenform).
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird eine Umformvorrichtung verwendet zum Prägen/Stanzen des Bandsubstrats, z.B. eines Metallbandes. Dabei kann das initiale Bandsubstrat in einem diskontinuierlichen Bearbeitungsmodus durch eine Präge- und Ausstanzvorrichtung geführt.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird ein Substratpuffer (auch als Puffervorrichtung bezeichnet) verwendet als Schnittstelle zwischen dem diskontinuierlichen Prozess vor dem Beschichten und dem kontinuierlichen Beschichtungsprozess. In einer ersten Ausführungsform können die an der Kette hängenden 3D-Flachsubstrate gefaltet (bzw. geknickt) werden. Dabei werden die Sollfaltstellen (bzw. Sollknickstellen) zum Falten mittels der Präge- und Ausstanzvorrichtung erzeugt. In einer weiteren Ausführungsform können die 3D-Flachsubstrate als lange Kettenlinie vorrätig bleiben. In einer weiteren Ausführungsform können die 3D-Flachsubstrate auf eine Rolle gewickelt werden, deren Durchmesser derart gewählt ist, dass nur eine elastische Verformung der 3D-Flachsubstrate erfolgt.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird eine Druckentkopplung bereitgestellt zum Einschleusen und/oder Ausschleusen der 3D-Flachsubstrate. Dazu können Aktivrollen als Bandschleuse verwendet werden, um das Substrat in die Beschichtungskammer hinein zu schleusen und/oder um das Substrat aus der Beschichtungskammer heraus zu schleusen. Die Aktivrollen der Bandschleuse können in Form von Quetschrollen bereitgestellt sein oder werden, wobei Quetschrollen unterschiedlichen Typs verwendet werden können (d.h. beispielsweise können der Konformitätsgrad sowie das Material der Quetschrollen angepasst sein oder werden, wobei auch eine Ausgasungscharakteristik des Materials berücksichtigt werden kann). Somit kann ein kontinuierlicher Beschichtungsprozess erfolgen, wobei die Substrate mittels einer oder mehrerer derartiger Druckentkopplungsstufen (in Form von Bandschleusen) in die Vakuumkammer eingebracht werden können.
Das Ausschleusen kann beispielsweise gleichermaßen wie das Einschleusen erfolgen, z.B. über diverse Druckentkopplungsstufen.
Optional können statt aktiver Quetschrollen auch Zahnräder verwendet werden, die den Bandzug mittels eines Eingreifens in dazu passenden Führungslöchern, die in dem Bandsubstrat bereitgestellt sind, gewährleisten.
Nach dem Beschichten kann eine Substrat-Vereinzelung erfolgen, z.B. mittels Zuschneidens. Dabei können Verbindungsstellen zwischen den jeweils benachbarten Substratabschnitten des Bandsubstrats getrennt werden.
1 veranschaulicht eine Prozessieranordnung 100 in einer schematischen Ansicht, gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
Die Prozessieranordnung 100 weist beispielsweise eine Umformvorrichtung 102 mit einem Umformbereich 112 auf. Die Umformvorrichtung 102 kann beispielsweise derart eingerichtet sein, dass ein Bandsubstrat 120 in einem diskontinuierlichen Umformprozess umgeformt werden kann. Dabei kann die Umformvorrichtung 102 zumindest derart eingerichtet sein, dass diese entsprechende Sollknickstellen 120k in dem Bandsubstrat 120 erzeugt. Ferner kann die Umformvorrichtung 102 derart eingerichtet sein, dass auch eine vordefinierte Prägestruktur in dem Bandsubstrat 120 erzeugt wird, z.B. in Transportrichtung 101 gesehen zwischen den Sollknickstellen 120k. Anschaulich können mittels der Umformvorrichtung 102 strukturierte (z.B. geprägte) flächige Substrate (als 3D-Flachsubstrate bezeichnet) erzeugt werden, die miteinander verbunden sind, so dass diese als Bandsubstrat prozessiert werden können, wie beispielsweise in 5A und 5B veranschaulicht ist.
Ferner weist die Prozessieranordnung 100 eine Beschichtungsvorrichtung 106 (oder in analoger Weise eine andere Prozessiervorrichtung) mit einem Beschichtungsbereich 116 auf. Die Beschichtungsvorrichtung 106 kann beispielsweise derart eingerichtet sein, dass das Bandsubstrat 120 in einem kontinuierlichen Beschichtungsprozess innerhalb des Beschichtungsbereichs 116 beschichtet werden kann.
Ferner weist die Prozessieranordnung 100 eine Puffervorrichtung 104 mit einem Pufferbereich 114 auf. Die Puffervorrichtung 104 kann beispielsweise derart eingerichtet sein, dass ein Abschnitt 122 des Bandsubstrats 120 in dem Pufferbereich 114 aufgenommen werden kann. Dabei ist beispielsweise eine zusätzliche Bandlänge in dem Pufferbereich 114 aufgenommen. Anschaulich ist die Bandlänge des in dem Pufferbereich 114 aufgenommen Abschnitts länger als für eine Bandführung ohne Pufferung notwendig wäre. Die Bandlänge des in dem Pufferbereich 114 aufgenommen Abschnitts 122 des Bandsubstrats 120 ist beispielsweise länger als ein Abstand eines Eingangsbereichs der Pufferkammer 104, durch welchen hindurch das Bandsubstrat 120 in die Pufferkammer 104 bzw. in den Pufferbereich 114 hineingeführt wird, von einem Ausgangsbereich der Pufferkammer 104, durch welchen hindurch das Bandsubstrat 120 aus der Pufferkammer 104 bzw. aus dem Pufferbereich 114 herausgeführt wird.
Ferner weist die Prozessieranordnung 100 eine Bandtransportvorrichtung 108 auf. Die Bandtransportvorrichtung 108 kann mittels einer Vielzahl von Transportrollen, Umlenkrollen, Antriebsrollen, etc. erfolgen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Bandtransportvorrichtung 108 beispielsweise derart eingerichtet sein, dass das Bandsubstrat 120 diskontinuierlich (d.h. das Bandsubstrat 120 wird in vordefinierten zeitlichen Abständen gestoppt oder die Bandlaufgeschwindigkeit wird in vordefinierten zeitlichen Abständen geändert) durch den Umformbereich 112 hindurch in den Pufferbereich 114 hinein transportiert werden kann und dass das Bandsubstrat 120 kontinuierlich (d.h. das Bandsubstrat 120 wird mit einer im Wesentlichen konstanten Bandlaufgeschwindigkeit bewegt bzw. während des Beschichtens nicht gestoppt) aus dem Pufferbereich 114 heraus in den Beschichtungsbereich 116 hinein transportiert werden kann.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Umformvorrichtung 102 derart eingerichtet sein, dass vordefinierte Sollknickstellen 120k in dem Bandsubstrat 120 erzeugt werden. Dabei können die Puffervorrichtung 104 und die Bandtransportvorrichtung 108 derart eingerichtet sein, dass das Bandsubstrat 120 in dem Pufferbereich 114 jeweils an den vordefinierten Sollknickstellen 120k geknickt wird.
2 veranschaulicht eine Prozessiervorrichtung 206 (z.B. die Beschichtungsvorrichtung 106 der Prozessieranordnung 100) mit einem Prozessierbereich 216 (z.B. dem Beschichtungsbereich 116 der Prozessieranordnung 100) in einer schematischen Ansicht, gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen weist die Prozessiervorrichtung 206 eine Prozessierkammer 206k auf zum Prozessieren eines Substrats in einem Prozessierbereich 216 in der Prozessierkammer 206k. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Prozessierkammer 206k eine Vakuumkammer sein. Zum Einschleusen des Substrats in die Prozessierkammer 206k kann beispielsweise eine Eingangs-Bandschleuse 202e verwendet werden. Zum Ausschleusen des Substrats aus der Prozessierkammer 206k kann beispielsweise eine Ausgangs-Bandschleuse 202a verwendet werden.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Bandsubstrat 120, wie vorangehend beschrieben, mittels der Eingangs-Bandschleuse 202e eingeschleust und (z.B. optional) mittels der Ausgangs-Bandschleuse 202a ausgeschleust werden. Dabei kann das Bandsubstrat 120 beim Einschleuse-Vorgang und/oder beim Ausschleuse-Vorgang kontinuierlich bewegt werden, so dass das Bandsubstrat 120 auch in dem Prozessierbereich 216 kontinuierlich bewegt werden kann.
Alternativ dazu kann ein Transportband 220 zum Transportieren eines (z.B. plattenförmigen, einzelnen) Substrats bzw. mehrerer (z.B. plattenförmiger, einzelner) Substrate in die Prozessierkammer 206k hinein, durch den Prozessierbereich 216 hindurch und aus der Prozessierkammer 206k heraus verwendet werden. Dabei können die Substrate außerhalb der Prozessierkammer 206k mit dem Transportband 220 gekuppelt werden, z.B. mittels eines Substrathandlers (siehe beispielsweise 9). Die Eingangs-Bandschleuse 202e, die Ausgangs-Bandschleuse 202a und das Transportband 220 können derart eingerichtet sein, dass das Substrat oder die Substrate gemeinsam mit dem Transportband 220 durch die Eingangs-Bandschleuse 202e in die Prozessierkammer 206k hinein und durch die Ausgangs-Bandschleuse 202a aus der Prozessierkammer 206k heraus transportiert werden kann.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können/kann die Eingangs-Bandschleuse 202e und/oder die Ausgangs-Bandschleuse 202a derart eingerichtet sein, dass das Bandsubstrat 120 bzw. das Transportband 220 mit den an das Transportband 220 gekuppelten Substraten zwischen zwei Schleusenrollen hindurchgeführt werden kann und zwischen den beiden Schleusenrollen in einem flächigen Bereich kontaktiert werden kann.
3A veranschaulicht eine Schleusenrolle 302 (z.B. eine Schleusenrolle der Eingangs-Bandschleuse 202e oder der Ausgangs-Bandschleuse 202a, wie vorangehend beschrieben ist) in einer schematischen Ansicht, gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
Dabei ist die Schleusenrolle 302 derart flexibel eingerichtet, dass deren ursprüngliche kreisrunde Querschnittsform 302k in eine elliptische Querschnittsform 302e verändert wird, wenn die Schleusenrolle 302 auf das einzuschleusende Substrat 120, 320 gepresst 306 wird. Die auf das Substrat gepresste Rolle definiert beispielsweise einen aktiven Dichtungsbereich 308 in dem die Schleusenrolle 302 und das Substrat 120, 320 in körperlichem Kontakt miteinander sind.
Dabei kann das Substrat 120, 320 eine Prägestruktur 322 (z.B. Rillen, Löcher, etc.) aufweisen. Die Prägestruktur 322 kann beispielsweise mittels der Umformvorrichtung 102 erzeugt werden, wie vorangehend beschrieben ist.
Wenn die Prägestruktur eine oder mehrere Rillen (d.h. längliche Vertiefungen) aufweist, die sich mit einer in Transportrichtung 101 erstrecken, kann mindestens eine Schleusenrolle 302 Eingangs-Bandschleuse 202e und/oder der Ausgangs-Bandschleuse 202a derart eingerichtet sein, dass das Substrat 120, 320 in einem flächigen Bereich 308 abgedichtet werden kann, welcher in Transportrichtung 101 eine Länge aufweist, die größer ist als die Länge der Rillen in diese Richtung.
Wie in den 3A und 3B veranschaulicht ist, kann eine elliptisch-flexible Rolle (z.B. beidseitig/spiegelsymmetrisch zum Substrat 120, 320 angeordnet) zum abgedichteten Schleusen verwendet werden. Somit kann ein 3D-Flachsubstrat mittels einer formverändernden Dichtungswalze 302 effizient eingeschleust werden. Die Druckkraft der Dichtungswalze 302 auf das Substrat 120, 320 ist derart gewählt, dass die aktive Kontaktfläche 308 (d.h. die Kontaktfläche zwischen Walze und Substrat) in Laufrichtung 101 größer ist, als die Profile der beispielsweise mäanderförmigen Kanäle des 3D-Flachsubstrats, so dass die Leck-Rate intrinsisch stark verringert wird.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Weichheitsgrad (bzw. Härtegrad) der formveränderten Druckwalze 302 derart gewählt sein oder werden, dass es zu keiner (z.B. plastischen) Deformierung des 3D-Flachsubstrats kommt. Beispielsweise kann eine luft- oder gasgefüllte Druckwalze 302 verwendet werden. Diese kann beispielsweise zwischen zwei Transportrollen angeordnet sein, deren Zwischenraum aktiv abgepumpt wird. Ferner kann eine massive Rolle als Druckwalze 302 verwendet werden, welche ein entsprechend weiches Material aufweist, wodurch teilweise die aktiven Leck-Kanäle im Querschnitt reduziert werden.
In dem denkbaren Fall, dass zur Erreichung der gleichen aktiven Dichtungsfläche - bei minimalster Druckkraft (gegen Null) - es zu keiner elliptischen Ausprägung der Walze kommt, müsste die Dichtungsrolle entsprechend groß gewählt werden.
Alternativ zu der vorangehend beschriebenen Druckwalze kann auch eine Doppelrolle 330a, 330b mit einem Endlosband 332 verwendet werden, wie beispielsweise in 3C in einer schematischen Ansicht, gemäß verschiedenen Ausführungsformen, dargestellt ist. Diese Anordnung kann beispielsweise beidseitig/spiegelsymmetrisch zum Substrat 120, 320 angeordnet sein oder werden. In diesem Fall kann das Endlosband 332 die Funktion der Druckentkopplung gewährleisten. Der Bereich 333, der von dem Endlosband 332 eingeschlossen wird, kann beispielsweise mit Druck beaufschlagt werden, so dass sich das Endlosband 332 an das Substrat 120, 320 dichtend anlegt.
In einer weiteren Ausführungsform kann das Endlosband 332 substratseitig auch profiliert (z.B. genoppt) sein, dessen Querausprägung (z.B. senkrecht zur Laufrichtung) sich im synchronisierter Weise in querorientierte Kanäle des 3D-Flachsubstrats hineinlegen kann, und somit den Querschnitt potentieller Leck-Kanäle reduzieren kann.
4 veranschaulicht eine Umformvorrichtung 102 einer Prozessieranordnung 100 in einer schematischen Ansicht, gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Umformvorrichtung 102 verwendet werden, um zwei voneinander verschiedene Strukturierungen an in dem Bandsubstrat 120 zu erzeugen. In einem ersten Umformschritt 402a kann das Bandsubstrat 120 geprägt oder anderweitig kaltumgeformt werden. Anschaulich werden dabei gewünschte Strukturen erzeugt, die der späteren Funktionalität des beschichteten Substrats dienen.
In einem zweiten Umformschritt 402b kann das Bandsubstrat 120 derart vorstrukturiert werden, dass dieses in der Pufferkammer 104 einmal oder mehrmals geknickt bzw. gefaltet werden kann. In diesem zweiten Umformschritt 402b kann das Bandsubstrat 120 beispielsweise geprägt, geritzt, gestanzt, oder anderweitig strukturiert werden. Anschaulich werden dabei gewünschte Hilfsstrukturen erzeugt, die nicht der Funktionalität des beschichteten Substrats dienen, sondern die nur während des Prozessierens in der Beschichtungskammer 106 und/oder während des Vereinzelns nach dem Beschichten eine Rolle spielen.
5A und 5B zeigen jeweils beispielhaft ein Bandsubstrat 120 nach dem es mittels der Umformvorrichtung 102 strukturiert wurde, gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
Anschaulich sind die jeweiligen plattenförmigen Abschnitte 522 des Bandsubstrats 120 miteinander verbunden, indem Verbindungsstellen 524 zwischen den jeweils benachbarten plattenförmigen Abschnitten 522 verbleiben. Die Verbindungsstellen 524 können mittels Ausstanzens erzeugt werden, vgl. 4. In den jeweiligen plattenförmigen Abschnitten 522 des Bandsubstrats 120 kann jeweils eine Prägestruktur 322 (z.B. aufweisend Vertiefungen, Rillen, Mäander oder Ähnliches) erzeugt werden, wie vorangehend beschrieben ist.
Ferner können auch Führungsprofile 526 in den Randbereichen des Bandsubstrats 120 erzeugt werden, z.B. mittels Ausstanzens. Diese Führungsprofile 526 können dazu verwendet werden, um mittels entsprechend eingreifender Zahnräder das Bandsubstrat 120 zu transportieren.
Ferner können auch Durchgangslöcher 528 in dem Bandsubstrat 120 erzeugt werden, z.B. mittels Ausstanzens. Die Durchgangslöcher 528 können in den plattenförmigen Abschnitten 522 des Bandsubstrats 120 angeordnet sein.
6 veranschaulicht eine Pufferkammer 104 einer Prozessieranordnung 100 in einer schematischen Ansicht, gemäß verschiedenen Ausführungsformen. Dabei ist das vorstrukturierte Bandsubstrat 120 mehrmals geknickt bzw. gefaltet, um einen entsprechenden Vorrat an Bandsubstrat-Länge in der Pufferkammer 104 zu bilden.
7 veranschaulicht eine Prozessiervorrichtung 206 (z.B. die Beschichtungsvorrichtung 106 der Prozessieranordnung 100) in einer schematischen Ansicht, gemäß verschiedenen Ausführungsformen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Druckseparation 702, d.h. das Einschleusen und Ausschleusen des Bandsubstrats 120, mehrstufig erfolgen. Dazu können mehrere Bandschleusen 202e, 202a in Transportrichtung 101 gesehen nacheinander geschaltet sein oder werden.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die Abschnitte des Bandsubstrats 120, die sich zwischen den Sollknickstellen 120k befinden, nach dem Beschichten bzw. Prozessieren mittels einer entsprechenden Vorrichtung 802 vereinzelt und gelagert werden oder, alternativ dazu, zusammengefaltet und gelagert werden.
Das Vereinzeln kann an den Verbindungstellen 524 zwischen den jeweiligen geprägten Substratabschnitten 522 erfolgen, siehe beispielsweise in 5A und 5B.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird anschaulich mittels der Umformvorrichtung 102 ein Verbund von miteinander gekuppelten plattenförmigen Substraten 522 erzeugt, der wie ein Bandsubstrat prozessiert werden kann.
In einer analogen Ausgestaltung können bereits vereinzelte Bipolarplatten (z.B. in Form einer Halbplatte, oder zweier halbplatten die zu einer Vollplatte gefügt und verschweißt sind) 922 (siehe auch Substrat 320 in 3) oder auch geprägte Halbplatten 922 vor der Beschichtung miteinander verbunden werden, so dass diese als Substratband kontinuierlich in die Beschichtungsanlage hineingeführt und aus der Beschichtungsanlage herausgeführt werden können, wie beispielsweise in 9 in einer schematischen Ansicht dargestellt ist.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die einzelnen plattenförmigen Substrate 922 z.B. mit einem Verbindungselement 924 ausgestattet sein oder werden, welches die plattenförmigen Substrate 922 mechanisch miteinander verkettet. Das Verbindungselement 924 kann beispielsweise mittels Punktschweißens, Klebens oder Klemmens an den plattenförmigen Substraten 922 befestigt sein oder werden. Die Kupplung zwischen den Verbindungselementen 924 und den plattenförmigen Substraten 922 kann auf beliebige Weise erfolgen, z.B. auch mittels Formschlusses an entsprechenden Verbindungsstellen 924v.
Beim Vereinzeln können die jeweiligen Verbindungselemente 924 wieder getrennt werden und gegebenenfalls entfernt werden. Dabei können auch mehrere plattenförmige Substrate 922 an einem gemeinsamen Verbindungelement 924 befestigt sein oder werden, wobei sich das gemeinsame Verbindungelement 924 in Transportrichtung 101 erstreckt und mit den mehreren plattenförmigen Substraten 922 eine Substratkette bildet.
Anschaulich kann ein Transportband 924 (siehe Transportband 220 in 2) verwendet werden, an welches die mehreren plattenförmigen Substrate 922 gekuppelt werden können, so dass eine gewünschte Substratkette gebildet wird. Dabei kann das Transportband 924 gemeinsam mit den mehreren plattenförmigen Substraten 922 eingeschleust und/oder ausgeschleust werden, wie vorangehend beschrieben ist.
Dementsprechend kann eine Prozessieranordnung eine Prozessiervorrichtung 206 mit einer Prozessierkammer 206k aufweisen zum Prozessieren eines Substrats 922 (bzw. mehrerer Substrate 922) in einem Prozessierbereich 216 innerhalb der Prozessierkammer 206k (siehe beispielsweise 2 und 7). Ferner kann die Prozessieranordnung eine Eingangs-Bandschleuse 202e, eine Ausgangs-Bandschleuse 202a und ein Transportband 924 aufweisen zum Transportieren des Substrats 922 in die Prozessierkammer 206k hinein, durch den Prozessierbereich 216 hindurch und aus der Prozessierkammer 206k heraus. Die Prozessieranordnung kann beispielsweise einen Substrathandler (z.B. einen Roboterarm oder Ähnliches, nicht dargestellt) aufweisen zum Kuppeln (z.B. Auflegen oder Befestigen) des Substrats 922 mit dem Transportband 924. Der Substrathandler kann beispielsweise derart eingerichtet sein oder werden, dass das Substrat 922 außerhalb der Prozessierkammer 206k mit dem Transportband 924 gekuppelt werden kann. Ferner können die Eingangs-Bandschleuse 202e, die Ausgangs-Bandschleuse 202a und das Transportband 924 derart eingerichtet sein, dass das Substrat 922 gemeinsam mit dem Transportband 924 durch die Eingangs-Bandschleuse 202e in die Prozessierkammer 206k hinein und durch die Ausgangs-Bandschleuse 202a aus der Prozessierkammer 206k heraus transportiert werden kann.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Vakuumkonditionierung in der Prozessierkammer bzw. Beschichtungskammer durchgeführt werden, wobei das Bandsubstrat 120 während der Vakuumkonditionierung ungeprägt durchgefahren werden kann.
Es versteht sich, dass zur Realisierung des entsprechenden Bandzuges angetriebene Rollen (so genannte Aktivrollen) verwendet werden können. Ferner können die Rollen auch zumindest teilweise in ein Führungsprofil 526 (siehe 5B) eingreifen, wobei das Führungsprofil 526 Verschnitt ist, d.h. beispielsweise nicht Teil einer Bipolarplatte wird.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Bipolarplatte beim Einsatz in einer Brennstoffzelle aus zwei miteinander verschweißten Halbplatten bestehen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein weiterer Zweig zum Kaltumformen und Ausstanzen (z.B. parallel zu dem in 1 gezeigten ersten Zweig) mitlaufen. Ein sequentiell dazwischengeschalteter zusätzlicher Substratpuffer kann beispielsweise zum Ausrichten und Zusammenfügen (z.B. zum Verschweißen mittels Laser, Löten, etc.) beider Halbplatten verwendet werden. Vorteilhaft wird nur eine Halbplatte im Bandverbund beibehalten und die aufgeschweißte Halbplatte wird für diesen Arbeitsschritt vereinzelt. Beide Halbplatten können dadurch für das Verschweißen exakt aufeinander justiert werden. Das Band fertig geschweißter Bipolarplatten kann an den Verbindungsstellen zwischen den Platten relativ gut bewegt werden, ohne die Bipolarplatten zu verbiegen. Zur Verbesserung der Vakuumverträglichkeit des Bandes können die Durchbrüche für den Zwischenraum zwischen den Halbplatten erst in einem dem Vakuum-Beschichtungsprozess nachgelagerten Schritt geöffnet werden.
Der in 1 und 6 dargestellte 3D-Flachsubstrat-Puffer 104 gewährleistet ein kontinuierliches Einschleusen des Bandsubstrats 120 bzw. des Verbunds von Substraten 922 in die entsprechende Vakuumkammer.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Beschichtung auch zeitgleich von oben und unten erfolgen, entweder durch Beschichtungstechnik von oben und unten zugleich oder nacheinander oder durch Umlenkung der Kette aus Bipolarplatten in eine zweite Beschichtungsebene oder Drehung des Substratbandes. Bei Drehung oder Berücksichtigung einer zweiten Beschichtungsebene (z.B. in einer weiteren Vakuumkammer), kann auch die Elektronenstrahlverdampfungstechnologie als Hochrateprozess für Metallschichten genutzt werden.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Beschichtungsvorrichtung 106 eine Beschichtungsbreite (quer zur Transportrichtung 101) aufweisen, die größer/gleich der doppelten Breite des Bandsubstrats 120 bzw. der plattenförmigen Substrate 922 ist. Somit können beispielsweise mehrere solcher Substratbänder zusammengeführt und nebeneinander durch die Beschichtungsvorrichtung 106 geleitet werden, wodurch die mögliche Beschichtungsbreite optimal genutzt werden kann.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann auch das Transportband 924, wie in 9 beispielhaft dargestellt ist, derart ausgestaltet sein, dass die plattenförmigen Substrate 922 auch quer zur Transportrichtung 101 nebeneinander angeordnet werden können, wodurch die mögliche Beschichtungsbreite optimal genutzt werden kann.
Im Folgenden werden verschiedene Ausführungsbeispiele beschrieben, von denen die Beispiele 12 - 20 und 22 - 25 Vergleichsbeispiele darstellen, die sich auf das vorangehend Beschriebene und Dargestellte beziehen.
Beispiel 1 ist eine Prozessieranordnung 100, aufweisend: eine Umformvorrichtung 102 mit einem Umformbereich 112 zum Umformen eines Bandsubstrats 120 in einem diskontinuierlichen Umformprozess; eine Beschichtungsvorrichtung 106 mit einem Beschichtungsbereich 116 zum Beschichten des Bandsubstrats 120 in einem kontinuierlichen Beschichtungsprozess;
eine Puffervorrichtung 104 mit einem Pufferbereich 114 zum Aufnehmen eines Abschnitts 122 des Bandsubstrats 120;
eine Bandtransportvorrichtung 108 zum diskontinuierlichen Transportierten des Bandsubstrats 120 durch den Umformbereich 112 hindurch in den Pufferbereich 114 hinein und zum kontinuierlichen Transportieren des Bandsubstrats 120 aus dem Pufferbereich 114 heraus in den Beschichtungsbereich 116 hinein, wobei die Umformvorrichtung 102 derart eingerichtet ist, dass vordefinierte Sollknickstellen 120k in dem Bandsubstrat 120 erzeugt werden und wobei die Puffervorrichtung 104 und die Bandtransportvorrichtung 108 derart eingerichtet sind, dass das Bandsubstrat 120 in dem Pufferbereich 114 jeweils an den vordefinierten Sollknickstellen 120k geknickt wird.
In Beispiel 2 kann die Prozessieranordnung 100 gemäß Beispiel 1 optional aufweisen, dass die Umformvorrichtung 102 derart eingerichtet ist, dass sich die vordefinierten Sollknickstellen 120k quer zu einer Transportrichtung 101 des Bandsubstrats 120 erstrecken und in Transportrichtung 101 in einem Abstand voneinander angeordnet sind.
In Beispiel 3 kann die Prozessieranordnung 100 gemäß Beispiel 1 oder 2 optional aufweisen, dass die Umformvorrichtung 102 derart eingerichtet ist, dass die vordefinierten Sollknickstellen 120k mittels Prägens, Perforierens und/oder abschnittsweisen Ausstanzens erzeugt wird.
In Beispiel 4 kann die Prozessieranordnung 100 gemäß einem der Beispiele 1 bis 3 optional aufweisen, dass die Umformvorrichtung 102 ferner derart eingerichtet ist, dass jeweils zwischen zwei einander benachbarten vordefinierten Sollknickstellen 120k eine Prägestruktur 322 in dem Bandsubstrat 120 erzeugt wird.
In Beispiel 5 kann die Prozessieranordnung 100 gemäß Beispiel 4 optional aufweisen, dass die Beschichtungsvorrichtung 106 derart eingerichtet ist, dass jeweils zumindest die Prägestruktur 322 des Bandsubstrats 120 beschichtet wird.
In Beispiel 6 kann die Prozessieranordnung 100 gemäß einem der Beispiele 1 bis 5 optional aufweisen, dass die Beschichtungsvorrichtung 106 als Vakuumbeschichtungsvorrichtung zum Durchführen einer chemischen oder physikalischen Gasphasenabscheidung eingerichtet ist.
In Beispiel 7 kann die Prozessieranordnung 100 gemäß einem der Beispiele 1 bis 6 optional aufweisen, dass die Beschichtungsvorrichtung 106 eine Prozessierkammer 206k aufweist in welcher der Beschichtungsbereich 116 angeordnet ist, und dass die Beschichtungsvorrichtung 106 eine Eingangs-Bandschleuse 202e aufweist zum Transportieren des Bandsubstrats 120 in die mindestens eine Prozessierkammer 206k hinein und/oder dass die Beschichtungsvorrichtung 106 eine Ausgangs-Bandschleuse 202a aufweist zum Transportieren des Bandsubstrats 120 aus der mindestens einen Prozessierkammer 206k heraus.
In Beispiel 8 kann die Prozessieranordnung 100 gemäß Beispiel 7 optional aufweisen, dass die Eingangs-Bandschleuse 202e und/oder die Ausgangs-Bandschleuse 202a derart eingerichtet sind/ist, dass das Bandsubstrat 120 zwischen zwei Schleusenrollen 302 hindurchgeführt werden kann und zwischen den beiden Schleusenrollen 302 in einem flächigen Bereich 308 kontaktiert werden kann.
In Beispiel 9 kann die Prozessieranordnung 100 gemäß Beispiel 7 optional aufweisen, dass die Eingangs-Bandschleuse 202e und/oder die Ausgangs-Bandschleuse 202a derart eingerichtet ist, dass ein Dichtungsband 332 zwischen zwei Rollen 330a, 330b endlos umlaufend geführt werden kann und dass das Dichtungsband 332 das Bandsubstrat 120 in einem flächigen Bereich 308 kontaktieren kann.
In Beispiel 10 kann die Prozessieranordnung 100 gemäß Beispiel 8 oder 9 optional aufweisen, dass der flächige Bereich 308 in Transportrichtung 101 eine Länge von mehr als 10 cm aufweist.
In Beispiel 11 kann die Prozessieranordnung 100 gemäß einem der Beispiele 7 bis 10 optional aufweisen, dass die Umformvorrichtung 102 ferner derart eingerichtet ist, dass jeweils zwischen zwei einander benachbarten vordefinierten Sollknickstellen 120k eine Prägestruktur 322 in dem Bandsubstrat 120 erzeugt werden kann, wobei die jeweilige Prägestruktur 322 längserstreckte Vertiefungen (z.B. Rillen) aufweist, die sich mit einer ersten Länge (z.B. in einem Bereich von ungefähr 5 cm bis ungefähr 30 cm) in Transportrichtung 101 erstrecken, und wobei die Eingangs-Bandschleuse 202e und/oder die Ausgangs-Bandschleuse 202a derart eingerichtet sind/ist, dass das Bandsubstrat 120 in einem flächigen Bereich 308 abgedichtet werden kann, welcher in Transportrichtung 101 eine zweite Länge aufweist, die größer ist als die erste Länge.
Beispiel 12 ist eine Prozessieranordnung, aufweisend: eine Prozessiervorrichtung 206 mit einer Prozessierkammer 206k zum Prozessieren eines Substrats 922 in einem Prozessierbereich 216 innerhalb der Prozessierkammer 206k; eine Eingangs-Bandschleuse 202e und ein Transportband 220, 924 zum Transportieren des Substrats 922 in die Prozessierkammer 206k hinein; ein Substrathandler zum Kuppeln z.B. Auflegen oder Befestigen des Substrats 922 mit dem Transportband 220, 924, wobei der Substrathandler derart eingerichtet ist, dass das Substrat 922 außerhalb der Prozessierkammer 206k mit dem Transportband 220, 924 gekuppelt werden kann, wobei die Eingangs-Bandschleuse 202e und das Transportband 220, 924 derart eingerichtet sind, dass das an das Transportband 220, 924 gekuppelte Substrat 922 gemeinsam mit dem Transportband durch die Eingangs-Bandschleuse 202e in die Prozessierkammer 206k hinein transportiert werden kann.
In Beispiel 13 kann die Prozessieranordnung gemäß Beispiel 12 optional aufweisen, dass die Eingangs-Bandschleuse 202e derart eingerichtet ist, dass das Transportband 220, 924 und das mit dem Transportband 220, 924 gekuppelte Substrat 922 zwischen zwei Schleusenrollen 302 hindurchgeführt werden kann und zwischen den beiden Schleusenrollen 302 in einem flächigen Bereich 308 kontaktiert werden.
In Beispiel 14 kann die Prozessieranordnung gemäß Beispiel 12 optional aufweisen, dass die Eingangs-Bandschleuse 202e derart eingerichtet ist, dass ein Dichtungsband 332 zwischen zwei Rollen 330a, 330b endlos umlaufend transportiert werden kann und dass das Dichtungsband 332 das Transportband 220, 924 und das mit dem Transportband 220, 924 gekuppelte Substrat 922 in einem flächigen Bereich 308 kontaktieren kann.
Beispiel 15 ist eine Prozessieranordnung, aufweisend: eine Prozessiervorrichtung 206 mit einer Prozessierkammer 206k zum Prozessieren eines Substrats 922 in einem Prozessierbereich 216 innerhalb der Prozessierkammer 206k; eine Eingangs-Bandschleuse 202e, eine Ausgangs-Bandschleuse 202a und ein Transportband 220, 924 zum Transportieren des Substrats 922 in die Prozessierkammer 206k hinein, durch den Prozessierbereich 216 hindurch und aus der Prozessierkammer 206k heraus; ein Substrathandler zum Kuppeln z.B. Auflegen oder Befestigen des Substrats 922 mit dem Transportband 220, 924, wobei der Substrathandler derart eingerichtet ist, dass das Substrat 922 außerhalb der Prozessierkammer 206k mit dem Transportband 220, 924 gekuppelt werden kann, wobei die Eingangs-Bandschleuse 202e, die Ausgangs-Bandschleuse 202a und das Transportband 220, 924 derart eingerichtet sind, dass das Substrat 922 gemeinsam mit dem Transportband 220, 924 durch die Eingangs-Bandschleuse 202e in die Prozessierkammer 206k hinein und durch die Ausgangs-Bandschleuse 202a aus der Prozessierkammer 206k heraus transportiert werden kann.
In Beispiel 16 kann die Prozessieranordnung gemäß Beispiel 15 optional aufweisen, dass die Eingangs-Bandschleuse 202e und/oder die Ausgangs-Bandschleuse 202a derart eingerichtet sind/ist, dass das Transportband 220, 924 und das mit dem Transportband 220, 924 gekuppelte Substrat 922 zwischen zwei Schleusenrollen 302 hindurchgeführt werden kann und zwischen den beiden Schleusenrollen 302 in einem flächigen Bereich 308 kontaktiert werden.
In Beispiel 17 kann die Prozessieranordnung gemäß Beispiel 15 optional aufweisen, dass die Eingangs-Bandschleuse 202e und/oder die Ausgangs-Bandschleuse 202a derart eingerichtet sind/ist, dass ein Dichtungsband 332 zwischen zwei Rollen 330a, 330b endlos umlaufend transportiert werden kann und dass das Dichtungsband 332 das Transportband 220, 924 und das mit dem Transportband 220, 924 gekuppelte Substrat 922 in einem flächigen Bereich 308 kontaktieren kann.
Das Transportband gemäß einem der Beispiele 12 bis 17 kann beispielsweise in Form mindestens zweier parallel nebeneinander, z.B. endlos umlaufend, geführter Ketten oder Bändern bereitgestellt sein, welche die einzelnen Substrate jeweils in deren einander gegenüberliegenden Randbereichen halten und ein bandsubstratähnlichen Verbund bilden. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die Substrate formschlüssig mit dem Transportband gekuppelt sein oder werden. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die Substrate mittels einer Klebeverbindung mit dem Transportband gekuppelt sein oder werden.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Transportband mittels einer Vielzahl von Verbindungselementen bereitgestellt werden, wobei die Vielzahl von Verbindungselemente mehrere Substrate kettenförmig bzw. bandförmig miteinander verbinden und somit einen bandsubstratähnlichen Verbund bilden.
In Beispiel 18 kann die Prozessieranordnung gemäß einem der Beispiele 12 bis 17 optional aufweisen, dass der flächige Bereich 308 (in dem das Substrat von der Dichtungsstruktur kontaktiert wird) in Transportrichtung 101 eine Länge von mehr als 10 cm aufweist.
In Beispiel 19 kann die Prozessieranordnung gemäß einem der Beispiele 12 bis 18 optional aufweisen, dass das Transportband 220, 924 jeweils eine Kupplungsstruktur aufweist zum formschlüssigen Kuppeln des Substrats 922 mit dem Transportband 220, 924.
In Beispiel 20 kann die Prozessieranordnung gemäß einem der Beispiele 12 bis 19 optional aufweisen, dass das Transportband 220, 924 aus zwei Bandsegmenten 924 gebildet ist, die quer zur Transportrichtung 101 in einem Abstand voneinander angeordnet sind zum Halten des Substrats 922 in zwei einander gegenüberliegenden Randbereichen des Substrats 922.
Beispiel 21 ist ein Verfahren zum Prozessieren eines Bandsubstrats 120, das Verfahren aufweisend: diskontinuierliches Transportieren 130 des Bandsubstrats 120 entlang einer Transportrichtung 101 und Erzeugen von Sollknickstellen 120k mittels einer Umformung vordefinierter Abschnitte des Bandsubstrats 120, wobei sich die Sollknickstellen 120k quer zur Transportrichtung 101 erstrecken und in Transportrichtung 101 in einem Abstand voneinander angeordnet sind; diskontinuierliches Transportieren 130 des Bandsubstrats 120 in einen Pufferbereich 114 und Puffern des Bandsubstrats 120 in dem Pufferbereich 114 mittels Knickens des Bandsubstrats 120 an den erzeugten Sollknickstellen 120k; und kontinuierliches Transportieren 132 des Bandsubstrats 120 aus dem Pufferbereich 114 heraus in eine Beschichtungsvorrichtung 106 hinein und Beschichten des Bandsubstrats 120 in einem Beschichtungsbereich 116 der Beschichtungsvorrichtung 106.
Beispiel 22 ist ein Verfahren zum Einschleusen eines Bandsubstrats 120 entlang einer Transportrichtung 101 in eine Prozessierkammer 206k hinein oder zum Ausschleusen eines Bandsubstrats 120 aus einer Prozessierkammer 206k heraus, wobei das Bandsubstrat 120 eine Prägestruktur 322 mit Rillen aufweist, welche sich entlang der Transportrichtung 101 erstrecken, das Verfahren aufweisend: Transportieren des Bandsubstrats 120 durch eine Bandschleuse 202e, 206a in die Prozessierkammer 206k hinein oder aus der Prozessierkammer 206k heraus, wobei jeweils ein Abschnitt des Bandsubstrats 120 einen Schleusenbereich der Bandschleuse 202e, 202a durchläuft und wobei die Bandschleuse 202e, 202a mindestens eine Dichtungsstruktur 302, 332 aufweist; und gleichzeitig, Anpressen der Dichtungsstruktur 302, 332 an das Bandsubstrat 120 derart, dass die Rillen der Prägestruktur 322 vollständig mittels der Dichtungsstruktur 302, 332 abgedeckt werden.
In Beispiel 23 kann das Verfahren gemäß Beispiel 22 optional aufweisen, dass die Dichtungsstruktur ein formverändernde elastisch verformbare Schleusenrolle 302 aufweist, welche rotiert wird und das Bandsubstrat 120 jeweils kontaktiert und die Rillen der Prägestruktur 322 vollständig abdeckt.
In Beispiel 24 kann das Verfahren gemäß Beispiel 22 optional aufweisen, dass die Dichtungsstruktur ein Dichtungsband 332 aufweist, welches zwischen zwei Rollen 330a, 330b endlos umlaufend geführt wird und das Bandsubstrat 120 jeweils kontaktiert und die Rillen der Prägestruktur 322 vollständig abdeckt.
Beispiel 25 ist ein Verfahren zum kontinuierlichen Einschleusen eines Substrats 922 entlang einer Transportrichtung 101 in eine Prozessierkammer 206k hinein, das Verfahren aufweisend: Kuppeln eines Substrats 922 mit einem Transportband 220, 924, wobei das Transportband 220, 924 durch eine Bandschleuse 202e, 202a hindurchgeführt ist; und anschließend, Bewegen des Transportbandes 220, 924 und dadurch Transportieren des Substrats 922 durch die Bandschleuse 202e, 202a hindurch in die Prozessierkammer 206k hinein und/oder aus der Prozessierkammer 206k heraus.
Es versteht sich, dass Ausführungsformen, die sich auf ein Verfahren beziehen, entsprechend in analoger Weise ausgestaltet sein können, wie es sich aus der Funktionalität der korrespondierenden Vorrichtung ergibt, und vice versa.

Claims

Prozessieranordnung (100), aufweisend: • eine Umformvorrichtung (102) mit einem Umformbereich (112) zum Umformen eines Bandsubstrats (120) in einem diskontinuierlichen Umformprozess; • eine Beschichtungsvorrichtung (106) mit einem Beschichtungsbereich (116) zum Beschichten des Bandsubstrats (120) in einem kontinuierlichen Beschichtungsprozess; • eine Puffervorrichtung (104) mit einem Pufferbereich (114) zum Aufnehmen eines Abschnitts (122) des Bandsubstrats (120); • eine Bandtransportvorrichtung (108) zum diskontinuierlichen Transportierten des Bandsubstrats (120) durch den Umformbereich (112) hindurch in den Pufferbereich (114) hinein und zum kontinuierlichen Transportieren des Bandsubstrats (120) aus dem Pufferbereich (114) heraus in den Beschichtuungsbereich (116) hinein, • wobei die Umformvorrichtung (102) derart eingerichtet ist, dass vordefinierte Sollknickstellen (120k) in dem Bandsubstrat (120) erzeugt werden und wobei die Puffervorrichtung (104) und die Bandtransportvorrichtung (108) derart eingerichtet sind, dass das Bandsubstrat (120) in dem Pufferbereich (114) jeweils an den vordefinierten Sollknickstellen (120k) geknickt wird.
Prozessieranordnung (100) gemäß Anspruch 1, wobei die Umformvorrichtung (102) derart eingerichtet ist, dass sich die vordefinierten Sollknickstellen (120k) quer zu einer Transportrichtung (101) des Bandsubstrats (120) erstrecken und in Transportrichtung (101) in einem Abstand voneinander angeordnet sind.
Prozessieranordnung (100) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Umformvorrichtung (102) derart eingerichtet ist, dass die vordefinierten Sollknickstellen (120k) mittels Prägens, Perforierens und/oder abschnittsweisen Ausstanzens erzeugt wird.
Prozessieranordnung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Umformvorrichtung (102) ferner derart eingerichtet ist, dass jeweils zwischen zwei einander benachbarten vordefinierten Sollknickstellen (120k) eine Prägestruktur (322) in dem Bandsubstrat (120) erzeugt wird.
Prozessieranordnung (100) gemäß Anspruch 4, wobei die Beschichtungsvorrichtung (106) derart eingerichtet ist, dass jeweils zumindest die jeweilige Prägestruktur (322) des Bandsubstrats (120) beschichtet wird.
Prozessieranordnung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Beschichtungsvorrichtung (106) als Vakuumbeschichtungsvorrichtung zum Durchführen einer chemischen oder physikalischen Gasphasenabscheidung eingerichtet ist.
Prozessieranordnung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Beschichtungsvorrichtung (106) eine Prozessierkammer (206k) aufweist in welcher der Beschichtungsbereich (116) angeordnet ist, und wobei die Beschichtungsvorrichtung (106) eine Eingangs-Bandschleuse (202e) aufweist zum Transportieren des Bandsubstrats (120) in die mindestens eine Prozessierkammer (206k) hinein und wobei die Beschichtungsvorrichtung (106) eine Ausgangs-Bandschleuse (202a) aufweist zum Transportieren des Bandsubstrats (120) aus der mindestens einen Prozessierkammer (206k) heraus.
Prozessieranordnung (100) gemäß Anspruch 7, wobei die Eingangs-Bandschleuse (202e) und/oder die Ausgangs-Bandschleuse (202a) derart eingerichtet sind/ist, dass das Bandsubstrat (120) zwischen zwei Schleusenrollen (302) hindurchgeführt werden kann und zwischen den beiden Schleusenrollen (302) in einem flächigen Bereich (308) kontaktiert werden kann.
Prozessieranordnung (100) gemäß Anspruch 7, wobei die Eingangs-Bandschleuse (202e) und/oder die Ausgangs-Bandschleuse (202a) derart eingerichtet ist, dass ein Dichtungsband (332) zwischen zwei Rollen (330a, 330b) endlos umlaufend geführt werden kann und dass das Dichtungsband (332) das Bandsubstrat (120) in einem flächigen Bereich (308) kontaktieren kann.
Prozessieranordnung (100) gemäß Anspruch 8 oder 9, wobei der flächige Bereich (308) in Transportrichtung (101) eine Länge von mehr als 10 cm aufweist.
Prozessieranordnung (100) gemäß einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei die Umformvorrichtung (102) ferner derart eingerichtet ist, dass jeweils zwischen zwei einander benachbarten vordefinierten Sollknickstellen (120k) eine Prägestruktur (322) in dem Bandsubstrat (120) erzeugt werden kann, wobei die jeweilige Prägestruktur (322) längserstreckte Vertiefungen aufweist, die sich mit einer ersten Länge in Transportrichtung (101) erstrecken, und wobei die Eingangs-Bandschleuse (202e) und/oder die Ausgangs-Bandschleuse (202a) derart eingerichtet sind/ist, dass das Bandsubstrat (120) in einem flächigen Bereich (308) abgedichtet werden kann, welcher in Transportrichtung (101) eine zweite Länge aufweist, die größer ist als die erste Länge.
Verfahren zum Prozessieren eines Bandsubstrats (120), das Verfahren aufweisend: • diskontinuierliches Transportieren (130) des Bandsubstrats (120) entlang einer Transportrichtung (101) und Erzeugen von Sollknickstellen (120k) mittels einer Umformung vordefinierter Abschnitte des Bandsubstrats (120), wobei sich die Sollknickstellen (120k) quer zur Transportrichtung (101) erstrecken und in Transportrichtung (101) in einem Abstand voneinander angeordnet sind; • diskontinuierliches Transportieren (130) des Bandsubstrats (120) in einen Pufferbereich (114) und Puffern des Bandsubstrats (120) in dem Pufferbereich (114) mittels Knickens des Bandsubstrats (120) an den erzeugten Sollknickstellen 120k; und • kontinuierliches Transportieren (132) des Bandsubstrats (120) aus dem Pufferbereich (114) heraus in eine Beschichtungsvorrichtung (106) hinein und Beschichten des Bandsubstrats (120) in einem Beschichtungsbereich (116) der Beschichtungsvorrichtung (106).