DE102020214436A1

DE102020214436A1 - Verfahren zum Herstellen eines Bauteils, Vorrichtung zum Herstellen eines Bauteils sowie Bauteil

Info

Publication number: DE102020214436A1
Application number: DE102020214436.2A
Authority: DE
Inventors: Igor Laptev; Lukas Loeber; Michael Kuntzer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2020-11-17
Filing date: 2020-11-17
Publication date: 2022-05-19

Abstract

Verfahren zum Herstellen eines Bauteils (100) für einen Brennstoffzellenstapel oder für eine elektronische Schaltung mit einer an zumindest einer Oberflächenseite (11) eines Grundkörpers (10) angeordneten Struktur (16), wobei das Verfahren zumindest die folgenden Schritte aufweist:
- Bereitstellen (216) einer schmelzbaren Gussmasse (15)
- Anordnen (217) einer Gussform (20) an den Grundkörper (10),
- Füllen (220) eines durch die Negativstruktur (26) gebildeten zumindest einen Hohlraumes (27) in der Gussform (20) mit der bereitgestellten Gussmasse (15), wobei die bereitgestellte Gussmasse (15) in einem flüssigen Zustand (I) ist,
- Erstarrenlassen (230) der flüssigen Gussmasse (15, I) in der Gussform (20) für ein Erzeugen der an der zumindest einen Oberflächenseite (11) des Grundkörpers (10) angeordneten Struktur (16) zum Herstellen des Bauteils (100).

Description

Stand der Technik
Heutzutage werden verschiedene Verfahren zur Herstellung von Strukturen, bspw. einer Struktur einer Bipolarplatte für einen Brennstoffzellenstapel eines Brennstoffzellensystems, einer komplexen Kühlstruktur eines Kühlkörpers, einer Verstärkungsstruktur eines Verstärkungskörpers oder einer Struktur wie einer Leiterbahn und/oder eines Spacers für eine elektronische Schaltung verfolgt. Eines dieser Verfahren zum Herstellen einer Struktur kann das Aufbauen einer Struktur mittels eines 3D-Druckverfahrens sein. Das 3D-Verfahren kann auf einer Multi-Laser-Anlage beruhen. Dabei können einzelne Pulverschichten (bspw. 30 bis 50 um) nacheinander auf ein Substratblech aufgebracht werden und mittels eines Lasers zu Struktur aufgeschweißt werden. Dies kann zur Folge haben, dass bei einer Strukturhöhe von ca. 1 mm mehrere Beschichtungsstationen in Reihe geschaltet werden und eine große Anzahl an Lasern notwendig ist. Ebenso kann das wiederholte Sintern der Pulverschichten an derselben Stelle bei einem durchlaufenden Substratblech eine große Herausforderung darstellen. Weiter kann das 3D-Druckverfahren für einen produktiven Aufbau der Strukturen hohe Pulverauftragsgeschwindigkeiten bedürfen, welche zu Verwirbelungen des aufgetragenen Pulvers führen können. Außerdem stellen 3D-Durckverfahren-Anlagen durch die Verwendung von Lasern und insbesondere durch den Einsatz von Metallpulver besondere Anforderungen an die Arbeitssicherheit dar.
Weiter ist in DE 10 2018 211 187 A1 ein Verfahren zum Herstellen einer Bipolarplattenhälfte für eine Brennstoffzelle dargelegt. Zum Ausbilden einer Medienverteilstruktur auf einem Substrat mittels eines Siebdruckschrittes umfasst das Verfahren als Schritt ein Aufbringen einer elektrisch leitfähigen Paste, bei welcher Ruß in einen Binder eingebettet ist. In einem weiteren Heizschritt wird mit einer Heizeinheit die Medienverteilstruktur aufgeheizt und versintert.
Es herrscht ständiges Interesse daran besonders vorteilhaft eine Struktur bzw. eine Strukturierung eines Körpers zu erzeugen.
Offenbarung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung zeigt ein Verfahren zum Herstellen eines Bauteils gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1, eine Vorrichtung zum Herstellen eines Bauteils gemäß den Merkmalen des Anspruchs 7 sowie ein Bauteil gemäß den Merkmalen des Anspruchs 12.
Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung und dem erfindungsgemäßen Bauteil und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.
Gemäß einem ersten Aspekt zeigt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Bauteils für einen Brennstoffzellenstapel oder für eine elektronische Schaltung mit einer an zumindest einer Oberflächenseite eines Grundkörpers angeordneten Struktur. Das Verfahren weist als einen Schritt das Bereitstellen des Grundkörpers auf. Als einen weiteren Schritt weist das Verfahren ein Bereitstellen einer Gussform mit einer zu der zu erzeugenden Struktur ausgestalteten Negativstruktur auf. Außerdem umfasst das Verfahren als einen weiteren Schritt ein Bereitstellen einer schmelzbaren Gussmasse und als einen weiteren Schritt ein Anordnen der Gussform an den Grundkörper. Ein weiterer Schritt des Verfahrens ist ein Füllen eines durch die Negativstruktur gebildeten zumindest einen Hohlraumes in der Gussform mit der bereitgestellten Gussmasse, wobei die bereitgestellte Gussmasse in einem flüssigen Zustand ist. Weiter weist das Verfahren als einen Schritt ein Erstarrenlassen der flüssigen Gussmasse in der Gussform für ein Erzeugen der an der zumindest einen Oberflächenseite des Grundkörpers angeordneten Struktur zum Herstellen des Bauteils auf. Die in diesem Absatz aufgezählte Schrittreihenfolge stellt insbesondere eine bevorzugte Schrittreihenfolge dar.
Die zuvor und die im Nachfolgenden beschrieben Verfahrensschritte werden insbesondere einzeln, zusammen, einfach, mehrfach, zeitlich parallel und/oder nacheinander ausgeführt.
Vorzugsweise sind das Verfahren bzw. die Vorrichtung zum Herstellen einer Bipolarplatte bzw. einer Bipolarplattenhälfte als Bauteil für eine Brennstoffzelle bzw. einen Brennstoffzellenstapel. Es ist auch denkbar, dass das Verfahren bzw. die Vorrichtung zum Herstellen eines Kühlkörpers und/oder zum Herstellen eines Verstärkungskörpers sind. Ferner sind das Verfahren bzw. die Vorrichtung insbesondere auch zum Herstellen eines Bauteils für eine elektronische Schaltung, vorzugsweise für eine elektronische Schaltung eines Steuergerätes für bspw. ein Kraftfahrzeug. Das Bauteil für die elektronische Schaltung kann eine Lage für eine Niedertemperatur-Einbrand-Keramik (LTCC), insbesondere eine Niedertemperatur-Einbrand-Mehrlagen-Keramik, oder eine Hochtemperatur-Einbrand-Keramik (HTCC), insbesondere eine Hochtemperatur-Einbrand-Mehrlagen-Keramik, sein.
Das Bauteil weist den Grundkörper mit der an der zumindest einen Oberflächenseite des Grundkörpers angeordneten Struktur auf.
Der Grundkörper ist insbesondere plattenförmig. Der plattenförmige Grundkörper weist insbesondere die zumindest eine Oberflächenseite des Grundkörpers als eine erste Plattenseite und eine der zumindest einen Oberflächenseite gegenüberliegende zweite Oberflächenseite des plattenförmigen Grundkörpers als eine zweite Plattenseite auf. Ferner ist der Grundkörper insbesondere elektrisch leitfähig oder elektrisch isolierend. Der elektrisch leitfähige Grundkörper kann zumindest einen metallischen Werkstoff, vorzugsweise mehrere metallische Werkstoffe, aufweisen. Insbesondere kann der elektrisch leitfähige Grundkörper aus zumindest einem metallischen Werkstoff, bspw. aus einem Stahl, sein. Vorzugsweise ist der elektrisch leitfähige Grundkörper ein plattenförmiger, elektrisch leitfähiger Grundkörper. Bspw. ist der plattenförmige, elektrisch leitfähige Grundkörper ein Blech. Es ist auch denkbar, dass der elektrisch leitfähige Grundkörper zumindest einen elektrisch leitfähigen Polymer-Werkstoff, vorzugsweise mehrere elektrisch leitfähige Polymer-Werkstoffe, aufweist. Weiter ist der elektrisch leitfähige Grundkörper insbesondere aus zumindest einem elektrisch leitfähigen Polymer-Werkstoff.
Der Grundkörper des Bauteils, insbesondere der Grundkörper der Bipolarplatte, für die Brennstoffzelle bzw. den Brennstoffzellenstapel ist ferner insbesondere ein elektrisch leitfähiger, plattenförmiger Grundkörper. Die Bipolarplatte kann insbesondere auch als Bipolarplattenhälfte verstanden werden.
Der Grundkörper des Bauteils für die elektronische Schaltung, vorzugsweise für eine Niedertemperatur-Einbrand-Keramik (LTCC), insbesondere eine Niedertemperatur-Einbrand-Mehrlagen-Keramik, oder eine Hochtemperatur-Einbrand-Keramik (HTCC), insbesondere eine Hochtemperatur-Einbrand-Mehrlagen-Keramik, ist ferner insbesondere ein elektrisch isolierender Grundkörper. Der elektrisch isolierende Grundkörper ist weiter vorzugsweise plattenförmig. Der elektrisch isolierende, Grundkörper, insbesondere der elektrisch isolierende und plattenförmige Grundkörper, kann ein keramischer Grundkörper, insbesondere eine Grünfolie, sein. Die Grünfolie kann aus Glaspulver, Al₂O₃-Pulver und organischen Bindern hergestellt sein. Die an der zumindest einen Oberflächenseite des Grundkörpers angeordnete Struktur eines Bauteils für eine elektronische Schaltung ist insbesondere eine Leiterbahn und/oder ein Spacer.
Die zumindest eine Struktur ist insbesondere eine flache Struktur, bspw. eine Oberflächenmodifikation bzw. eine Strukturierung. Flache Strukturen sind insbesondere Strukturen, welche im Wesentlichen eine Erstreckung geringer als 1 mm aufweisen, vorzugsweise im Wesentlichen eine Erstreckung zwischen 0,1 mm und 1 mm aufweisen. Die Erstreckung der flachen Struktur kann als eine Länge und/oder Breite und/oder eine Höhe verstanden werden. Weiter kann die Struktur vorzugsweise eine Kühlstruktur und/oder eine Verstärkungsstruktur und/oder eine Fluidleitstruktur sein. Die Kühlstruktur kann bspw. Kühlrippen aufweisen. Das Bauteil mit der Kühlstruktur ist insbesondere ein Kühlkörper. Die Struktur kann auch eine Verstärkungsstruktur sein. Die Verstärkungsstruktur kann bspw. Verstärkungsstreben aufweisen. Das Bauteil mit der Verstärkungsstruktur ist insbesondere ein Verstärkungskörper. Es ist auch denkbar, dass die Struktur insbesondere eine Fluidleitstruktur zum Leiten zumindest eines Fluids an der zumindest einen Oberflächenseite des Grundkörpers ist. Der Grundkörper mit der Fluidleitstruktur, bspw. einem Flowfield, kann eine Bipolarplatte als das Bauteil sein. Das zumindest eine Fluid kann ein Brennstoffmittel, ein Oxidationsmittel oder ein Kühlmittel sein. Das Bauteil kann insbesondere für einen Brennstoffzellenstapel sein, insbesondere für einen Brennstoffzellenstapel eines Brennstoffzellensystems eines Fahrzeuges, bspw. eines Kraftfahrzeuges wie einem Automobil.
Weiter wird der Grundkörper insbesondere aufgewickelt bereitgestellt. Der Grundkörper kann bspw. aufgewickelt auf einem Coil bzw. Bund bereitgestellt werden. Das Coil kann bspw. ein aufgewickeltes, metallisches Band sein. Das Coil kann eine Vielzahl an Grundkörpern, vorzugsweise eine Vielzahl an hintereinander und/oder nebeneinander angeordneten Grundköpern, aufweisen. Vorteilhafterweise kann mit einer Vielzahl an auf einem Coil angeordneten Grundkörpern das Herstellen von Bauteilen nacheinander und/oder nebeneinander besonders vorteilhaft erfolgen. Für ein Anordnen der Gussform an den Grundkörper bzw. der Vielzahl an Grundkörper wird der Grundkörper bzw. die Vielzahl an Grundkörpern insbesondere von dem Coil abgerollt. Der Grundkörper kann vor dem Anordnen der Gussform an den Grundkörper aus dem Coil herausgetrennt werden. Es ist aber auch denkbar, dass in einem Schritt nach dem Erstarrenlassen der flüssigen Gussmasse in der Gussform für das Erzeugen der an der zumindest einen Oberflächenseite des Grundkörpers angeordneten Struktur der Grundkörper mit der Struktur insbesondere von dem Coil getrennt wird.
Es ist insbesondere auch denkbar, dass der Grundkörper einzeln bereitgestellt wird. Mit anderen Worten kann der Grundkörper nicht auf einem Coil bereitgestellt werden.
Der Grundkörper wird bzw. eine Vielzahl an Grundkörpern eines Coils werden insbesondere in einer Fertigungsrichtung relativ zu einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Herstellen des Bauteils bewegt. Die Bewegung des Grundkörpers bzw. der Vielzahl an Grundkörpern eines Coils entlang der Fertigungsrichtung kann mittels einer Fördervorrichtung, bspw. einem Förderband, der erfindungsgemäßen Vorrichtung erfolgen.
Die Gussform kann insbesondere Industriekeramik, bspw. Aluminiumoxid oder Siliziumnitrid, aufweisen. Vorzugsweise ist die Gussform aus Industriekeramik. Die Gussform mit der Negativstruktur kann durch Trennen der Struktur aus einem Gussformrohling erzeugt werden. Das Trennen kann insbesondere ein Schneiden mittels eines Laserstrahls sein. Weiter ist die Gussform insbesondere eine Dauerform. Die Dauerform kann mehrfach wiederverwendet werden. Außerdem kann die Gussform insbesondere auch plattenförmig ausgebildet sein. Somit ist die Gussform besonders einfach handhabbar. Die Gussform weist insbesondere eine Unterseite und eine der Unterseite gegenüberliegende Oberseite auf. Der durch die Negativstruktur gebildete zumindest eine Hohlraum in der Gussform erstreckt sich insbesondere von der Unterseite bis zur gegenüberliegenden Oberseite. Mit anderen Worten kann der zumindest eine Hohlraum ein Durchbruch sein. Der durch die Negativstruktur gebildete zumindest eine Hohlraum kann ferner eine Vielzahl an einzelnen Hohlräumen aufweisen bzw. sein zum Erzeugen der Struktur. Die einzelnen Hohlräume der Vielzahl an Hohlräumen können insbesondere voneinander getrennt ausgebildet sein, wobei sich die Hohlräume jeweils insbesondere von der Unterseite bis zur gegenüberliegenden Oberseite erstrecken. Weiter kann die Gussform eine endlos umlaufende Gussform sein. Die endlos umlaufende Gussform kann zumindest zwei Gussformen, insbesondere eine Vielzahl an hintereinander und/oder nebeneinander angeordneten Gussformen, mit jeweils der zu erzeugenden Struktur ausgestalteten Negativstruktur aufweisen. Auf eine Vielzahl an hintereinander und/oder nebeneinander angeordneten Grundköpern eines Coils kann somit besonders schnell und wirtschaftlich jeweils die zu erzeugende Struktur angeordnet werden.
Die schmelzbare Gussmasse ist insbesondere elektrisch leitfähig. Die schmelzbare, elektrisch leitfähige Gussmasse weist insbesondere zumindest einen metallischen Werkstoff, vorzugsweise mehrere metallische Werkstoffe, auf. Insbesondere kann die schmelzbare, elektrisch leitfähige Gussmasse aus zumindest einem metallischen Werkstoff, bspw. aus einem Stahl, sein. Mit anderen Worten ist die schmelzbare Gussmasse vorzugsweise eine schmelzbare, metallische Gussmasse. Es ist auch denkbar, dass die schmelzbare, elektrisch leitfähige Gussmasse zumindest einen elektrisch leitfähigen Polymer-Werkstoff, vorzugsweise mehrere elektrisch leitfähige Polymer-Werkstoffe, aufweist. Ferner ist die schmelzbare, elektrisch leitfähige Gussmasse insbesondere aus zumindest einem elektrisch leitfähigen Polymer-Werkstoff.
Die schmelzbare Gussmasse kann insbesondere in einem Tiegel einer Schmelzvorrichtung bereitgestellt werden. Der Tiegel kann dazu ausgebildet sein die schmelzbare Gussmasse in dem Tiegel zu der flüssigen Gussmasse zu schmelzen, insbesondere induktiv zu schmelzen. Vorzugsweise wird die schmelzbare Gussmasse in dem Tiegel auf eine Gusstemperatur größer als die Schmelztemperatur der schmelzbaren Gussmasse gebracht zum Füllen des zumindest einen Hohlraumes der Gussform. Insbesondere wird die schmelzbare Gussmasse insbesondere auf eine Gusstemperatur von 120 % ± 1% der Schmelztemperatur, vorzugsweise auf eine Gusstemperatur von 110% ± 1% der Schmelztemperatur, ganz vorzugsweise auf eine Gusstemperatur von 105 % ± 1% der Schmelztemperatur der Gussmasse gebracht zum Schmelzen der Gussmasse. Durch das Bringen der schmelzbaren Gussmasse auf eine Gusstemperatur von 120 % ± 1% der Schmelztemperatur der Gussmasse kann die Gussmasse besonders vorteilhaft in die Gussform fließen. Durch das Bringen der schmelzbaren Gussmasse auf eine Gusstemperatur von 105 % ± 1% der Schmelztemperatur der Gussmasse kann die Gussmasse besonders schnell in der Gussform erstarren und das Herstellen des Bauteils kann besonders schnell und besonders energiearm erfolgen. Das Bringen der schmelzbaren Gussmasse auf eine Gusstemperatur von 110 % ± 1% der Schmelztemperatur der Gussmasse kann die Gussmasse einerseits ausreichend vorteilhaft in die Gussform fließen und andererseits ausreichend schnell in der Gussform erstarren und kann damit einen Kompromiss darstellen. Insbesondere wird eine schmelzbare, metallische Gussmasse, bspw. Stahl, auf eine Gusstemperatur von etwa 20 bis 50 °C über der Schmelztemperatur der schmelzbaren, metallischen Gussmasse gebracht zum Schmelzen der Gussmasse.
Die Gussform wird insbesondere mit einer Unterseite an die zumindest eine Oberflächenseite des Grundkörpers angeordnet. Das Anordnen der Gussform an den Grundkörper erfolgt insbesondere derart, dass der durch die Negativstruktur gebildete zumindest eine Hohlraum durch den Grundkörper einseitig geschlossen ist. Bspw. kann das Anordnen der Gussform an den Grundkörper ein Anpressen mittels zumindest einer Anpresswalze sein, vorzugsweise ein Anpressen mittels zumindest zweier zueinander beabstandeter Anpresswalzen sein. Somit kann ein ungewolltes Herausfließen der flüssigen Gussmasse aus der Gussform auf ungewollte Bereiche der Oberflächenseite des Grundkörpers besonders vorteilhaft verhindert werden. Ein Nachbearbeiten des Bauteils zum Abtragen von auf ungewollten Bereichen der Oberflächenseite des Grundkörpers angeordneter Gussmasse kann somit entfallen.
Das Füllen des durch die Negativstruktur gebildeten zumindest einen Hohlraumes mit der flüssigen Gussmasse erfolgt insbesondere derart, dass der zumindest eine Hohlraum zumindest im Wesentlichen vollständig ausgefüllt ist, insbesondere vollständig ausgefüllt ist. Die flüssige Gussmasse kann auch als Schmelze verstanden werden. Das Füllen der Gussform mit der flüssigen Gussmasse ist vorzugsweise ein Schwerkraftgießen. Die flüssige Gussmasse fließt beim Schwerkraftgießen (ausschließlich) unter Wirkung der Schwerkraft aus einem Tiegel wenigstens in den zumindest einen Hohlraum der Gussform. Der Tiegel befindet sich für das Schwerkraftgießen insbesondere oberhalb der auf dem Grundkörper angeordneten Gussform. Es ist auch denkbar, dass beim Schwerkraftgießen für das Füllen des zumindest einen Hohlraumes mehr flüssige Gussmasse als für den zumindest einen Hohlraum notwendig ist aus einem Tiegel auf die Oberseite der Gussform und in den zumindest einen Hohlraum gegossen wird. Somit kann die Qualität der Struktur besonders vorteilhaft sein, da bspw. Lufteinschlüsse in der Struktur besonders vorteilhaft verringert werden können. Die Gussform und/oder der Grundkörper kann weiter insbesondere derart ausgebildet sein, dass ein Fließen der flüssigen Gussmasse über einen äußeren Rand der Gussform und/oder des Grundkörpers verhindert wird.
Die Gussmasse wird in den zumindest einen Hohlraum in der Gussform insbesondere in einem derartigen Zustand gefüllt bzw. gegossen, dass die flüssige Gussmasse beim Kontakt zum Grundkörper, wobei der Grundkörper insbesondere Raumtemperatur aufweist, abkühlt und anschließend sukzessive erstarrt. Vorzugsweise erstarrt die flüssige Gussmasse beim Kontakt zum Grundkörper, wobei der Grundkörper im Wesentlichen Raumtemperatur aufweist, wenigstens tlw. im Wesentlichen direkt. Somit kann eine Gusstemperatur besonders geringgehalten werden und das Herstellen des Bauteils besonders schnell und wirtschaftlich erfolgen. Um ein Erstarren der flüssigen Gussmasse in dem zumindest einen Hohlraum vor dem Kontaktieren der flüssigen Gussmasse mit dem Grundkörper zu verhindern, kann die Gussform insbesondere eine besonders geringe Wärmeleitfähigkeit aufweisen. Die Wärmeleitfähigkeit der Gussform ist vorzugsweise kleiner als 20 W/m K.
Das Anordnen der an der zumindest einen Oberflächenseite des Grundkörpers angeordneten Struktur ist insbesondere ein stoffschlüssiges Anordnen. Insbesondere wird durch das Erstarrenlassen der flüssigen Gussmasse in der Gussform die Struktur stoffschlüssig an die zumindest eine Oberflächenseite des Grundkörpers angeordnet.
Nach dem Erstarrenlassen, insbesondere dem vollständigen Erstarrenlassen, der flüssigen Gussmasse in der Gussform für das Erzeugen der Struktur, kann die Gussform von dem Grundkörper abgenommen bzw. abgezogen werden. Wenn die Gussform eine Dauerform ist, dann kann nach dem Abnehmen die Dauerform gereinigt werden. Die Dauerform kann bspw. mit Druckluft oder feinen Bürsten gereinigt werden und anschließend wiederverwendet werden.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann auf besonders schnelle und wirtschaftliche Weise ein Bauteil aus einem Grundkörper und einer an zumindest einer Oberflächenseite des Grundkörpers angeordnete Struktur hergestellt werden, wobei die Struktur insbesondere besonders flach ist. Weiter kann die Struktur mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung besonders vorteilhaft an den Grundkörper angeordnet, insbesondere gefügt, werden. Das Bauteil, insbesondere der Grundkörper und die Struktur, kann somit eine besonders hohe thermische Leitfähigkeit und/oder elektrische Leitfähigkeit und/oder eine besondere hohe Stabilität aufweisen. Insbesondere die an den Grundkörper angeordnete Struktur kann eine besonders hohe Stabilität aufweisen. Weiter weist die Verbindung zwischen dem Grundkörper und der Struktur eine besonders hohe Festigkeit auf.
Es kann von Vorteil sein, wenn bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Füllen des zumindest einen Hohlraumes in der Gussform die flüssige Gussmasse in den zumindest einen Hohlraum gepresst wird. Das Pressen erfolgt insbesondere mittels einer erfindungsgemäßen Pressvorrichtung. Durch das Pressen kann die flüssige Gussmasse besonders vorteilhaft in den zumindest einen Hohlraum der Gussform gepresst werden und die erzeugte Struktur, insbesondere die erzeugte flache Struktur, kann eine besonders hohe Qualität aufweisen. Bspw. kann der Anteil an Lufteinschlüssen in der Struktur besonders geringgehalten werden. Das Pressen der Gussmasse erfolgt insbesondere als Schritt nach dem Füllen, vorzugsweise als direkter Schritt nach dem Füllen, des zumindest einen Hohlraums mit der bereitgestellten Massen, wobei für das Füllen insbesondere mehr flüssige Gussmasse als für den zumindest einen Hohlraum notwendig ist auf eine Oberseite der Gussform und in den zumindest einen Hohlraum gegossen wird.
Vorteilhafterweise wird bei einem erfindungsgemäßen Verfahren überschüssige Gussmasse von dem Bauteil und/oder von der Gussform abgetragen. Das Abtragen erfolgt insbesondere mittels einer erfindungsgemäßen Trennvorrichtung. Vorzugsweise wird von einer Oberseite der Struktur des Bauteils und/oder von der Oberseite der Gussform überschüssige Gussmasse abgetragen. Durch das Abtragen der überschüssigen Gussmasse kann die erzeugte Struktur, insbesondere die erzeugte flache Struktur, vorgebbaren Abmessungen entsprechen. Die überschüssige Gussmasse kann tlw. noch flüssig sein und tlw. noch fest. Vorzugsweise ist die überschüssige Gussmasse für das Abtragen noch flüssig. Somit kann das Abtragen besonders einfach erfolgen. Vorteilhafterweise kann mit dem Abtragen die Gussform, insbesondere eine Dauerform, von der überschüssigen Gussmasse befreit werden. Weiter kann die abgetragene Gussmasse wiederverwendet werden. Das Abtragen der überschüssigen Gussmasse erfolgt insbesondere als Schritt nach dem Füllen des zumindest einen Hohlraums mit der bereitgestellten Masse, vorzugsweise als direkter Schritt nach dem Pressen der flüssigen Gussmasse in den zumindest einen Hohlraum. Außerdem kann durch das Abtragen der überschüssigen Gussmasse die zumindest eine an der Oberflächenseite des Grundkörpers angeordnete Struktur mit dem Grundkörper in einem zusätzlichen Schritt besonders vorteilhaft stoffschlüssig gefügt werden.
Mit besonderem Vorteil kann bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Erstarrenlassen der flüssigen Gussmasse der Grundkörper und/oder die Gussform und/oder die Gussmasse gekühlt werden. Das Kühlen erfolgt insbesondere mittels einer erfindungsgemäßen Kühlungsvorrichtung. Durch das Kühlen kann ein Abkühlen und somit Erstarren der flüssigen Gussmasse beschleunigt werden. Das Kühlen ist insbesondere ein Kühlen des Bauteils bzw. eines Teils des Bauteils auf eine gleichmäßige Temperaturverteilung. Mit anderen Worten wird der Grundkörper und/oder die Gussform und/oder die Gussmasse insbesondere derart gekühlt, dass der die Kühlungsvorrichtung durchlaufene Teil des Bauteils, insbesondere der Grundkörper mit der Struktur, nach dem Durchlaufen der Kühlungsvorrichtung eine im Wesentlichen gleichmäßige Temperaturverteilung aufweist. Das Kühlen erfolgt insbesondere auf einer Seite der Gussform und/oder auf einer Seite des Grundkörpers. Mit anderen Worten kann das Kühlen von oben und/oder unten erfolgen. Durch beidseitiges Kühlen des Grundkörpers und/oder der Gussform und/oder der Gussmasse kann das Abkühlen und somit Erstarren der Gussmasse besonders schnell erfolgen. „Auf einer Seite der Gussform“ ist insbesondere ein räumlicher Bereich, der der Oberseite der Gussform gegenüberliegt. „Auf einer Seite des Grundkörpers“ ist insbesondere ein räumlicher Bereich, der einer der zumindest einen Oberflächenseite gegenüberliegenden zweiten Oberflächenseite des Grundkörpers gegenüberliegt. Das Kühlen des Grundkörpers und/oder der Gussform und/oder der Gussmasse erfolgt insbesondere als Schritt nach dem Füllen des zumindest einen Hohlraums mit der bereitgestellten Masse, vorzugsweise als direkter Schritt nach dem Abtragen überschüssiger Gussmasse von dem Bauteil und/oder von der Gussform. Außerdem kann durch das Kühlen des Bauteils bzw. eines Teils des Bauteils auf eine gleichmäßige Temperaturverteilung die zumindest eine an der Oberflächenseite des Grundkörpers angeordnete Struktur mit dem Grundkörper in einem zusätzlichen Schritt besonders vorteilhaft stoffschlüssig gefügt, insbesondere geschweißt, werden.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann bei einem erfindungsgemäßen Verfahren die zumindest eine an der Oberflächenseite des Grundkörpers angeordnete Struktur mit dem Grundkörper in einem zusätzlichen Schritt stoffschlüssig gefügt werden. Das stoffschlüssige Fügen erfolgt insbesondere mittels einer erfindungsgemäßen Schweißvorrichtung. Durch das Erstarrenlassen der flüssigen Gussmasse kann die Struktur bereits stoffschlüssig an die zumindest eine Oberflächenseite des Grundkörpers angeordnet werden, wobei durch das weitere, zusätzliche stoffschlüssige Fügen Fertigungsfehler, bspw. Lufteinschlüsse und/oder unordentliche Fügestellen, weiter verringert werden können. Das Bauteil, insbesondere der Grundkörper und die Struktur, kann somit eine besonders hohe thermische Leitfähigkeit und/oder elektrische Leitfähigkeit und/oder eine besondere hohe Stabilität aufweisen. Das zusätzliche stoffschlüssige Fügen der zumindest einen an der Oberflächenseite des Grundkörpers angeordneten Struktur mit dem Grundkörper erfolgt insbesondere als Schritt nach dem Füllen des zumindest einen Hohlraums mit der bereitgestellten Masse, vorzugsweise als direkter Schritt nach dem Abtragen überschüssiger Gussmasse von dem Bauteil und/oder von der Gussform, ganz vorzugsweise als direkter Schritt nach dem Kühlen des Grundkörpers und/oder der Gussform und/oder der Gussmasse.
Es kann von Vorteil sein, wenn bei einem erfindungsgemäßen Verfahren die bereitgestellte Gussmasse von einem festen Zustand in den flüssigen Zustand induktiv geschmolzen wird für ein Füllen des zumindest einen Hohlraumes in der Gussform. Das induktive Schmelzen erfolgt insbesondere mittels einer erfindungsgemäßen Schmelzvorrichtung. Durch das induktive Schmelzen kann die bereitgestellte Gussmasse besonders einfach und kostengünstig von dem festen Zustand in flüssigen Zustand überführt werden. Weiter kann beim induktiven Schmelzen die schmelzbare Gussmasse besonders einfach und genau auf eine vorgebbare Gusstemperatur gebracht werden. Das induktive Schmelzen der bereitgestellten Gussmasse von einem festen Zustand in den flüssigen Zustand erfolgt insbesondere als Schritt vor dem Füllen des zumindest einen Hohlraums mit der bereitgestellten Masse.
Gemäß einem zweiten Aspekt zeigt die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zum Herstellen eines Bauteils für einen Brennstoffzellenstapel oder für eine elektronische Schaltung, wobei die Vorrichtung zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet ist. Die Vorrichtung weist weiter eine Gussform mit einer Negativstruktur zu einer an zumindest einer Oberflächenseite eines Grundkörpers zu erzeugender Struktur auf. Ferner umfasst die Vorrichtung eine Schmelzvorrichtung zum Überführen einer schmelzbaren Gussmasse von einem festen Zustand in einen flüssigen Zustand. Weiter weist die Vorrichtung eine Füllvorrichtung zum Füllen eines durch die Negativstruktur gebildeten zumindest einen Hohlraumes in der Gussform mit der flüssigen Gussmasse auf.
Die Schmelzvorrichtung kann einen Tiegel für ein Schmelzen, insbesondere für ein induktives Schmelzen, der schmelzbaren Gussmasse in dem Tiegel zu der flüssigen Gussmasse umfassen. Ferner kann der Tiegel eine Abgussöffnung zum Gießen der flüssigen Gussmasse aus dem Tiegel aufweisen. Die flüssige Gussmasse fließt insbesondere (ausschließlich) unter Wirkung der Schwerkraft aus dem Tiegel wenigstens in den zumindest einen Hohlraum der Gussform (sogenanntes Schwerkraftgießen). Die Abgussöffnung kann insbesondere in Richtung zu der Gussform insbesondere spitz zulaufen.
Die Füllvorrichtung kann insbesondere die Schmelzvorrichtung umfassen. Ferner kann die Füllvorrichtung zusätzlich eine erfindungsgemäße Pressvorrichtung zum Pressen der flüssigen Gussmasse in den zumindest einen Hohlraum in der Gussform umfassen.
Vorteilhafterweise kann eine erfindungsgemäße Vorrichtung eine Pressvorrichtung zum Pressen der flüssigen Gussmasse in den zumindest einen Hohlraum in der Gussform aufweisen. Die Pressvorrichtung kann eine Walze, insbesondere eine Anpresswalze, zum Pressen der flüssigen Gussmasse in den zumindest einen Hohlraum in der Gussform aufweisen. Zum Herstellen des Bauteils wird der Grundkörper insbesondere relativ zu der Pressvorrichtung entlang einer Fertigungsrichtung bewegt. Insbesondere ist während des Herstellens des Bauteils die Pressvorrichtung in Fertigungsrichtung im Wesentlichen unbewegbar bzw. fixiert. Die Pressvorrichtung befindet sich insbesondere auf der Seite der Gussmaske. Eine Walze, insbesondere eine Anpresswalze, kann somit die flüssige Gussmasse in den zumindest einen Hohlraum in der Gussform pressen. Weiter ist die Pressvorrichtung insbesondere zusätzlich zum Anordnen, vorzugsweise zum Anpressen, der Gussform an den Grundkörper. Somit kann ein ungewolltes Herausfließen der flüssigen Gussmasse aus der Gussform auf ungewollte Bereiche der Oberflächenseite des Grundkörpers besonders vorteilhaft verhindert werden.
Mit besonderem Vorteil kann eine erfindungsgemäße Vorrichtung eine Trennvorrichtung zum Abtragen von überschüssiger Gussmasse von der Struktur und/oder der Gussform aufweisen. Das Abtragen ist insbesondere ein Spanen. Das Spanen ist vorzugsweise ein Spanen mit einem einschneidigen Werkzeug, bspw. ein Schaben. Somit kann das Herstellen des Bauteils besonders schnell und wirtschaftlich erfolgen. Insbesondere ist weiter während des Herstellens des Bauteils die Trennvorrichtung in Fertigungsrichtung im Wesentlichen unbewegbar bzw. fixiert. Die Abtragevorrichtung befindet sich insbesondere auf der Seite der Gussmaske.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann eine erfindungsgemäße Vorrichtung eine Kühlungsvorrichtung zum Kühlen des Grundkörpers und/oder der Gussform und/oder der Gussmasse aufweisen. Zum Herstellen des Bauteils wird der Grundkörper insbesondere relativ zu der Kühlungsvorrichtung entlang einer Fertigungsrichtung bewegt. Insbesondere ist während des Herstellens des Bauteils die Kühlungsvorrichtung in Fertigungsrichtung im Wesentlichen unbewegbar bzw. fixiert. Die Kühlungsvorrichtung kann Kühldüsen zum Kühlen des Grundkörpers und/oder der Gussform und/oder der Gussmasse mittels eines Kühlfluidstromes eines Kühlfluids aufweisen. Das Kühlfluid kann bspw. ein Gas, insbesondere ein temperiertes Gas, und/oder eine Flüssigkeit, insbesondere eine temperierte Flüssigkeit, sein. Das Gas ist vorzugsweise Luft. Mit einem Gas als Kühlfluid kann die zumindest eine an der Oberflächenseite des Grundkörpers angeordnete Struktur mit dem Grundkörper in einem zusätzlichen Schritt besonders einfach stoffschlüssig gefügt, insbesondere geschweißt, werden. Ein Reinigen des Grundkörpers und/oder der Struktur vor dem stoffschlüssigen Fügen, insbesondere vor dem Schweißen, wie es bei einer Flüssigkeit als Kühlfluid der Fall sein kann, kann somit entfallen. Die Kühlungsvorrichtung weist insbesondere zumindest eine Kühldüse auf der Seite der Gussform und/oder zumindest eine Kühldüse auf der Seite des Grundkörpers auf. Somit kann das Kühlen von oben und/oder unten erfolgen.
Es kann von Vorteil sein, wenn eine erfindungsgemäße Vorrichtung eine Schweißvorrichtung für ein stoffschlüssiges Fügen der zumindest einen an der Oberflächenseite des Grundkörpers angeordneten Struktur und des Grundkörpers aufweist. Zum Herstellen des Bauteils wird der Grundkörper insbesondere relativ zu der Schweißvorrichtung entlang einer Fertigungsrichtung bewegt. Insbesondere ist während des Herstellens des Bauteils die Schweißvorrichtung in Fertigungsrichtung im Wesentlichen unbewegbar bzw. fixiert. Die Schweißvorrichtung weist insbesondere eine Elektrode zum Punktschweißen auf. Es ist ferner auch denkbar, dass die Schweißvorrichtung zumindest eine Rollenelektrode auf der Seite der Gussform zum stoffschlüssigen Fügen aufweist. Die zumindest eine Rollenelektrode ist insbesondere derart ausgestaltet, dass diese zumindest tlw. in den zumindest einen Hohlraum der Gussform hineinreicht zum Kontaktieren der Struktur, insbesondere zum Kontaktieren einer Oberseite der Struktur. Die zumindest eine Rollenelektrode kann bspw. aus einem weichen Metall wie Kupfer sein. Somit kann eine Oberseite der Struktur des Bauteils von der Rollenelektrode besonders vorteilhaft kontaktiert werden und das stoffschlüssige Fügen besonders vorteilhaft erfolgen. Vorzugsweise umfasst die Schweißvorrichtung ein Rollenelektrodenpaar, wobei eine Rolle des Rollenelektrodenpaars auf der Seite der Gussform und die andere Rolle des Rollenelektrodenpaars auf der Seite des Grundkörpers angeordnet ist. Die Rolle auf der Seite des Grundkörpers kann insbesondere gleichzeitig eine Antriebsrolle einer Fördervorrichtung zum Bewegen des Grundkörpers bzw. der Vielzahl an Grundkörpern eines Coils entlang der Fertigungsrichtung sein.
Die Vorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung weist damit dieselben Vorteile auf, wie sie bereits zu dem Verfahren gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung beschrieben worden sind.
Gemäß einem dritten Aspekt zeigt die vorliegende Erfindung ein Bauteil für einen Brennstoffzellenstapel oder für eine elektronische Schaltung, wobei das Bauteil einen Grundkörper sowie eine an zumindest eine Oberflächenseite des Grundkörpers angeordnete Struktur aufweist. Das Bauteil ist ferner mit einem erfindungsgemäßen Verfahren und/oder mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung hergestellt worden.
Das Bauteil gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung weist damit dieselben Vorteile auf, wie sie bereits zu dem Verfahren gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung bzw. der Vorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung beschrieben worden sind.
Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung zu einigen Ausführungsbeispielen der Erfindung, welche in den Figuren schematisch dargestellt sind. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder den Zeichnungen hervorgehende Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten, räumliche Anordnungen und Verfahrensschritte, können sowohl für sich als auch in den verschiedenen Kombinationen erfindungswesentlich sein. Dabei ist zu beachten, dass die Figuren nur beschreibenden Charakter haben und nicht dazu gedacht sind, die Erfindung in irgendeiner Form einzuschränken.
Es zeigen schematisch:

1 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
2 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
3 beispielhaft eine Gussform 20,
4 eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bauteils,
5 eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens und
6 eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens.

In den nachfolgenden Figuren werden für die gleichen technischen Merkmale auch von unterschiedlichen Ausführungsbeispielen identische Bezugszeichen verwendet.
1 zeigt in einer Seitenansicht eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 300 zum Herstellen eines Bauteils 100, insbesondere einer Bipolarplatte bzw. einer Bipolarplattenhälfte. Die Vorrichtung 300 weist eine Gussform 20 mit einer Negativstruktur 26 zu einer an zumindest einer Oberflächenseite 11 eines Grundkörpers 10 zu erzeugenden Struktur 16 auf. Der Grundkörper 10 ist insbesondere ein plattenförmiger Grundkörper 10, vorzugsweise ein plattenförmiger, metallischer Grundkörper 10. Der plattenförmige Grundkörper 10 weist die zumindest eine Oberflächenseite 11 als eine erste Plattenseite des plattenförmigen Grundkörpers 10 und eine der zumindest einen Oberflächenseite 11 gegenüberliegende zweite Oberflächenseite 12 als eine zweite Plattenseite 12 des Grundkörpers 10 auf. Die Gussform 20 umfasst eine Unterseite 22 und eine Oberseite 21. Weiter weist die Vorrichtung eine Schmelzvorrichtung 310 zum Überführen einer schmelzbaren Gussmasse 15 von einem festen Zustand s in einen flüssigen Zustand I auf. Ferner umfasst die Vorrichtung 300 eine Füllvorrichtung 320 zum Füllen eines durch die Negativstruktur 26 gebildeten zumindest einen Hohlraumes 27 in der Gussform 20 mit der flüssigen Gussmasse 15, I. Die Füllvorrichtung 320 umfasst die Schmelzvorrichtung 310 und zusätzlich eine Pressvorrichtung 322 der Vorrichtung 300. Weiter weist die Vorrichtung 300 zusätzlich eine Trennvorrichtung 340 zum Abtragen von überschüssiger Gussmasse 15 von der Struktur 16 und/oder der Gussform 20 auf. Der Grundkörper 10 kann insbesondere ferner auf einer Fördereinrichtung 1 zum Bewegen des Grundkörpers 10 in einer Förderrichtung x angeordnet sein.
In 2 ist in einer Seitenansicht eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 300 zum Herstellen eines Bauteils 100 offenbart. Zusätzlich zu der in 1 dargestellten Vorrichtung umfasst die Vorrichtung 300 in 2 eine Kühlungsvorrichtung 350 zum Kühlen des Grundkörpers 10 und/oder der Gussform 20 und/oder der Gussmasse 15 und zusätzlich eine Schweißvorrichtung 360 für ein stoffschlüssiges Fügen der zumindest einen an der Oberflächenseite 11 des Grundkörpers 10 angeordneten Struktur 16 und des Grundkörpers 10. Weiter ist zusätzlich die Gussform 20 eine endlos umlaufende Gussform. Die endlos umlaufende Gussform kann zumindest zwei Gussformen 20, insbesondere eine Vielzahl an hintereinander und/oder nebeneinander angeordneten Gussformen 20, mit jeweils der zu erzeugenden Struktur 16 ausgestalteten Negativstruktur 26 aufweisen. Auf eine Vielzahl an hintereinander und/oder nebeneinander angeordneten Grundköpern 10 eines Coils kann somit besonders schnell und wirtschaftlich jeweils die zu erzeugende Struktur 16 angeordnet werden. Der Grundkörper 10 wird insbesondere relativ zu der Füllvorrichtung 320, der Schmelzvorrichtung 310, der Pressvorrichtung 322, der Trennvorrichtung 340, der Kühlungsvorrichtung 350 und der Schweißvorrichtung 360 entlang der Fertigungsrichtung x bewegt. In 2 befinden sich die Füllvorrichtung 320 mit der Schmelzvorrichtung 310 und der Pressvorrichtung 322, die Trennvorrichtung 340, die Kühlungsvorrichtung 350 sowie die Schweißvorrichtung 360, insbesondere eine Rollenelektrode der Schweißvorrichtung 360, auf einer Seite der Gussform 20.
3 zeigt in einer Draufsicht beispielhaft eine Gussform 20 mit einer zu der zu erzeugenden Struktur 16 ausgestalteten Negativstruktur 26. Weiter ist in 3 eine durch die Negativstruktur 26 gebildete Vielzahl an einzelnen Hohlräumen 27 zum Erzeugen einer Pin-Struktur als Struktur 16 dargestellt. Die einzelnen Pins der Pin-Struktur können eine Länge von ca. 1 mm, eine Breite von ca. 0,1 bis 0,2 mm und eine Höhe von ca. 1 mm aufweisen. Die Struktur 16 bzw. die einzelnen Pins der Pin-Struktur kann/können insbesondere nach oben hin konisch zulaufen.
4 offenbart in einer Seitenansicht eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bauteils 100. Das Bauteil 100, bspw. eine Bipolarplatte für eine Brennstoffzelle bzw. einen Brennstoffzellenstapel, umfasst einen Grundkörper 10 sowie eine an zumindest eine Oberflächenseite 11 des Grundkörpers 10 angeordnete Struktur 16 mit einer Oberseite 17.
5 zeigt eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen eines Bauteils 100 mit einer an zumindest einer Oberflächenseite 11 eines Grundkörpers 10 angeordneten Struktur 16. Das Verfahren umfasst als Schritte ein Bereitstellen 210 des Grundkörpers 10, ein Bereitstellen 214 einer Gussform 20 mit einer zu der zu erzeugenden Struktur 16 ausgestalteten Negativstruktur 26, ein Bereitstellen 216 einer schmelzbaren Gussmasse 15, ein Anordnen 217 der Gussform 20 an den Grundkörper 10, ein Füllen 220 eines durch die Negativstruktur 26 gebildeten zumindest einen Hohlraumes 27 in der Gussform 20 mit der bereitgestellten Gussmasse 15, wobei die bereitgestellte Gussmasse 15 in einem flüssigen Zustand I ist, sowie ein Erstarrenlassen 230 der flüssigen Gussmasse 15, I in der Gussform 20 für ein Erzeugen der an der zumindest einen Oberflächenseite 11 des Grundkörpers 10 angeordneten Struktur 16 zum Herstellen des Bauteils 100.
6 zeigt eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen eines Bauteils 100. Zusätzlich zu dem in 5 dargestellten Verfahren umfasst dieses Verfahren als einen weiteren Schritt ein induktives Schmelzen 219 der bereitgestellten Gussmasse 15 von einem festen Zustand s in den flüssigen Zustand I für ein Füllen 220 des zumindest einen Hohlraumes 27 in der Gussform 20. Weiter wird zum Füllen 220 des zumindest einen Hohlraumes 27 in der Gussform 20 die flüssige Gussmasse 15 in den zumindest einen Hohlraum 27 gepresst 222. Außerdem wird bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Erstarrenlassen 230 der flüssigen Gussmasse 15, I der Grundkörper 10 und/oder die Gussform 20 und/oder die Gussmasse 15 gekühlt 226 und ferner die zumindest eine an der Oberflächenseite 11 des Grundkörpers 10 angeordnete Struktur 16 mit dem Grundkörper 10 zusätzlich stoffschlüssig gefügt, insbesondere geschweißt, wird 232. Nach dem zusätzlichen stoffschlüssigen Fügen 232, insbesondere dem Schweißen, kann insbesondere die Gussform 20 abgenommen werden und anschließend gereinigt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102018211187 A1 [0002]

Claims

Verfahren zum Herstellen eines Bauteils (100) für einen Brennstoffzellenstapel oder für eine elektronische Schaltung mit einer an zumindest einer Oberflächenseite (11) eines Grundkörpers (10) angeordneten Struktur (16), wobei das Verfahren zumindest die folgenden Schritte aufweist: - Bereitstellen (210) des Grundkörpers (10), - Bereitstellen (214) einer Gussform (20) mit einer zu der zu erzeugenden Struktur (16) ausgestalteten Negativstruktur (26), - Bereitstellen (216) einer schmelzbaren Gussmasse (15) - Anordnen (217) der Gussform (20) an den Grundkörper (10), - Füllen (220) eines durch die Negativstruktur (26) gebildeten zumindest einen Hohlraumes (27) in der Gussform (20) mit der bereitgestellten Gussmasse (15), wobei die bereitgestellte Gussmasse (15) in einem flüssigen Zustand (I) ist, - Erstarrenlassen (230) der flüssigen Gussmasse (15, I) in der Gussform (20) für ein Erzeugen der an der zumindest einen Oberflächenseite (11) des Grundkörpers (10) angeordneten Struktur (16) zum Herstellen des Bauteils (100).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Füllen (220) des zumindest einen Hohlraumes (27) in der Gussform (20) die flüssige Gussmasse (15) in den zumindest einen Hohlraum (27) gepresst wird (222).
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass überschüssige Gussmasse (15) von dem Bauteil (100) und/oder von der Gussform (20) abgetragen wird (224).
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Erstarrenlassen (230) der flüssigen Gussmasse (15, I) der Grundkörper (10) und/oder die Gussform (20) und/oder die Gussmasse (15) gekühlt wird (226).
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine an der Oberflächenseite (11) des Grundkörpers (10) angeordnete Struktur (16) mit dem Grundkörper (10) in einem zusätzlichen Schritt stoffschlüssig gefügt wird (232).
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die bereitgestellte Gussmasse (15) von einem festen Zustand (s) in den flüssigen Zustand (I) induktiv geschmolzen wird (219) für ein Füllen (220) des zumindest einen Hohlraumes (27) in der Gussform (20).
Vorrichtung (300) zum Herstellen eines Bauteils (100) für einen Brennstoffzellenstapel oder für eine elektronische Schaltung, wobei die Vorrichtung (300) zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorangegangenen Ansprüche ausgebildet ist, wobei die Vorrichtung (300) aufweist: - eine Gussform (20) mit einer Negativstruktur (26) zu einer an zumindest einer Oberflächenseite (11) eines Grundkörpers (10) zu erzeugender Struktur (16), - eine Schmelzvorrichtung (310) zum Überführen einer schmelzbaren Gussmasse (15) von einem festen Zustand (s) in einen flüssigen Zustand (I), - eine Füllvorrichtung (320) zum Füllen eines durch die Negativstruktur (26) gebildeten zumindest einen Hohlraumes (27) in der Gussform (20) mit der flüssigen Gussmasse (15, I).
Vorrichtung (300) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (300) eine Pressvorrichtung (322) zum Pressen der flüssigen Gussmasse (15, I) in den zumindest einen Hohlraum (27) in der Gussform (20) aufweist.
Vorrichtung (300) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (300) eine Trennvorrichtung (340) zum Abtragen von überschüssiger Gussmasse (15) von der Struktur (16) und/oder der Gussform (20) aufweist.
Vorrichtung (300) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (300) eine Kühlungsvorrichtung (350) zum Kühlen des Grundkörpers (10) und/oder der Gussform (20) und/oder der Gussmasse (15) aufweist.
Vorrichtung (300) nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (300) eine Schweißvorrichtung (360) für ein stoffschlüssiges Fügen der zumindest einen an der Oberflächenseite (11) des Grundkörpers (10) angeordneten Struktur (16) und des Grundkörpers (10) aufweist.
Bauteil (100) für einen Brennstoffzellenstapel oder für eine elektronische Schaltung, wobei das Bauteil (100) aufweist: - einen Grundkörper (10), - eine an zumindest eine Oberflächenseite (11) des Grundkörpers (10) angeordnete Struktur (16), wobei das Bauteil mit einem Verfahren nach einem Ansprüche 1 bis 6 und/oder mit einer Vorrichtung (300) nach einem der Ansprüche 7 bis 11 hergestellt worden ist.