DE202021104930U1

DE202021104930U1 - Vorrichtung zum Widerstandsschweißen von dünnen Metallfolien sowie Steuerungs-/Regelungseinheit und Computerprogrammprodukt dafür, sowie entsprechend hergestellte Metallfolienanordnung

Info

Publication number: DE202021104930U1
Application number: DE202021104930.8U
Authority: DE
Original assignee: GLAMATRONIC SCHWEISS und ANLAGENTECHNIK GmbH
Current assignee: Glamatronic Schweiss und Anlagentechnik GmbH
Priority date: 2021-09-13
Filing date: 2021-09-13
Publication date: 2021-09-21
Anticipated expiration: 2031-09-14

Abstract

Widerstandsschweißanlage (10), insbesondere KE-Schweißanlage oder MF-/MFDC-Schweißanlage, eingerichtet zum Widerstandsschweißen von Metallfolien (1, 1a, 1b) mit einer Dicke von weniger als 500µm, insbesondere weniger als 250µm, aufweisend:-eine Energieeinheit (11) eingerichtet zum Bereitstellen der zum Widerstandsschweißen erforderlichen Schweißenergie;-eine Druckkrafteinheit (13) eingerichtet zum Bereitstellen der zum Widerstandsschweißen erforderlichen Druckkraft auf die zu verschweißenden Metallfolien;-wenigstens eine Halteeinheit (15, 15a, 15b) eingerichtet zum Halten und wahlweise auch Positionieren einer ersten und zweiten Metallfolie (1a, 1b) insbesondere einer herzustellenden Bipolarplatte jeweils in wenigstens einer für das Widerstandsschweißen gewünschten Relativposition;-eine Steuerungs-/Regelungseinheit (20) eingerichtet zum Steuern/Regeln des Widerstandsschweißvorgangs einschließlich des Haltens und Positionierens; dadurch gekennzeichnet, dass die Widerstandsschweißanlage ferner ein Schweißwerkzeug (17), insbesondere umfassend eine Drahtmaterialeinlegeeinheit (17.1), eingerichtet zum Positionieren von Drahtmaterial (2) zwischen der ersten und zweiten Metallfolie (1a, 1b) oder auf der zweiten Metallfolie an einer vordefinierten Relativposition relativ zur ersten und zweiten Metallfolie aufweist, wobei die Widerstandsschweißanlage (10) eingerichtet ist zum Verschweißen der beiden Metallfolien (1a, 1b) am anliegenden Drahtmaterial (2) gemäß einer/der durch das Drahtmaterial (2) vorgegebenen Kontur, insbesondere bei vollständig ebener/planer Ausgestaltung der Metallfolien ohne Buckel oder Sicken.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Widerstandsschweißanlage, insbesondere KE-Schweißanlage oder MF-/MFDC- Schweißanlage, zum Widerstandsschweißen von (insbesondere wenigstens zwei) Metallfolien mit einer Dicke von weniger als 500µm oder sogar weniger als 250µm. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung auch vorrichtungstechnische Aspekte im Zusammenhang mit einem Prozess bzw. Verfahren zum Widerstandsschweißen von derartigen Metallfolien, insbesondere bei oder im Zusammenhang mit der Fertigung von Bipolarplatten. Nicht zuletzt betrifft die vorliegende Erfindung auch eine Steuerungs-/Regelungseinheit für die Widerstandsschweißanlage sowie eine durch ein hier beschriebenes Verfahren hergestellte Metallfolienanordnung (insbesondere umfassend Bipolarplatten) sowie eine Brennstoffzelle mit einer oder mehreren derartigen Metallfolienanordnungen (bzw. Bipolarplatten) sowie die Verwendung von (separatem) Drahtmaterial als Hilfsfügepartner zum Verbinden der Fügepartner sowie ein Computerprogrammprodukt für einen solchen Verfahrensablauf. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs sowie entsprechende Verwendungen.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Das Verschweißen von sehr dünnen Metallplatten bzw. Metallfolien mit einer Dicke von weniger als 500µm bereitet bisher vergleichsweise große Schwierigkeiten. Als beispielhafter Anwendungsfall kann die Fertigung von Bipolarplatten genannt werden. Für Bipolarplatten von Brennstoffzellen werden vorteilhafter Weise Metallfolien mit einer Dicke von weniger als 300µm gewünscht. Bisher wird vor allem basierend auf Laserschweißtechnologien versucht, das Fügen der möglichst dünnen Metallfolien zu bewerkstelligen. Jedoch gibt es dabei, abgesehen davon dass gewisse Materialstärken nicht unterschritten werden können, recht schwerwiegende Nachteile wie z.B. die hohen Anforderungen an Spannkonzepte und exaktes Positionieren in der Fügeebene. Zudem hat Laserschweißen den Nachteil, dass korrosionsfördernde Veränderungen im Materialgefüge nicht oder nur unzureichend vermeidbar sind.
Die folgenden Veröffentlichungen beschreiben Alternativen zum Laserschweißen, unter Bezugnahme auf ein Verschweißen unter Druck und Entladung: CN 102049601 A , CN 101143395 A .
Ausgehend vom Stand der Technik besteht Interesse an alternativen Verfahren und Vorrichtungen zur Vereinfachung und Optimierung des Schweißens von sehr dünnen Metallfolien, insbesondere auch in Hinblick auf die Erschließung neuer Bereiche von möglichst sehr geringen Materialstärken.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Aufgabe ist, eine Vorrichtung bzw. ein Verfahren zum Schweißen von Metallfolien mit einer Dicke von weniger als 500µm oder sogar weniger als 250µm bereitzustellen, womit besonders dünne Metallfolien in der Art wie sie z.B. bei Bipolarplatten von Brennstoffzellen verwendet werden, auf vorteilhafte Weise verschweißt werden können sollen. Auch ist es Aufgabe, die Vorrichtung bzw. das Verfahren derart auszugestalten, dass dank der Art und Weise des Verschweißens bzw. der Schweißverbindung eine große prozessuale Variabilität bei möglichst minimalem Risiko hinsichtlich Ausschuss und Fehlproduktion ermöglicht werden kann. Nicht zuletzt ist es Aufgabe, die Vorrichtung bzw. das Verfahren derart auszuführen, dass der Schweißvorgang und wahlweise auch weitere vor- oder nachbereitende Prozessschritte bei hoher prozessualer Güte und bei auf möglichst einfache Art und Weise standardisiert bereitstellbaren Halbzeugen (Fügepartnern) auf vergleichsweise einfache Art und Weise zumindest teilweise automatisiert werden können, insbesondere hinsichtlich möglichst hoher Stückzahlen (Anlagen-Output) bzw. möglichst kurzer Taktzeiten.
Diese Aufgabe wird durch eine Widerstandsschweißanlage gemäß Anspruch 1 sowie durch Verwendungen gemäß den nebengeordneten Verwendungsansprüchen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung werden in den jeweiligen Unteransprüchen bzw. in weiteren nebengeordneten Ansprüchen erläutert. Die Merkmale der im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele sind miteinander kombinierbar, sofern dies nicht explizit verneint ist.
Bereitgestellt wird eine Widerstandsschweißanlage, insbesondere KE-Schweißanlage oder MF-/MFDC-Schweißanlage, eingerichtet zum Widerstandsschweißen von (insbesondere wenigstens zwei) Metallfolien mit einer Dicke von weniger als 500µm, insbesondere weniger als 250µm, aufweisend: eine Energieeinheit eingerichtet zum Bereitstellen der zum Widerstandsschweißen erforderlichen Schweißenergie; eine Druckkrafteinheit eingerichtet zum Bereitstellen der zum Widerstandsschweißen erforderlichen Druckkraft auf die zu verschweißenden Metallfolien; wenigstens eine Halteeinheit eingerichtet zum Halten und wahlweise auch Positionieren einer ersten Metallfolie (erster Fügepartner) insbesondere einer herzustellenden Bipolarplatte in wenigstens einer für das Widerstandsschweißen gewünschten Relativposition und eingerichtet zum Halten und Positionieren einer zweiten Metallfolie (zweiter Fügepartner) insbesondere einer herzustellenden Bipolarplatte relativ zur ersten Metallfolie in wenigstens einer für das Widerstandsschweißen gewünschten Relativposition; eine Steuerungs-/Regelungseinheit eingerichtet zum Steuern/Regeln des Widerstandsschweißvorgangs einschließlich des Haltens und Positionierens. Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass die Widerstandsschweißanlage ferner ein Schweißwerkzeug, insbesondere umfassend eine Drahtmaterialeinlegeeinheit, eingerichtet zum Positionieren von Drahtmaterial zwischen der ersten und zweiten Metallfolie oder auf der zweiten Metallfolie jeweils an einer vordefinierten Relativposition relativ zur ersten und zweiten Metallfolie aufweist, wobei die Widerstandsschweißanlage eingerichtet ist zum Verschweißen der beiden Metallfolien am anliegenden Drahtmaterial gemäß einer/der durch das Drahtmaterial vorgegebenen Kontur, insbesondere bei vollständig ebener/planer Ausgestaltung der Metallfolien ohne Buckel oder Sicken. Dies liefert nicht nur eine große Variabilität, sondern ermöglicht auch die Erschließung von neuen Bereichen sehr geringer Materialstärke, insbesondere im Bereich von nur 150µm oder 100µm oder sogar noch dünner. Mit anderen Worten kann die (bisherige) Schwierigkeit beim Schweißen von sehr dünnen Folien dadurch überwunden werden, dass beim Schweißen ein (zusätzliches) Drahtmaterial unabhängig vom Folienmaterial bereitgestellt wird, in der Art eines Hilfsfügepartners, ohne dass ein Buckel oder dergleichen Materialanhäufung in der Metallfolie vorgesehen werden muss oder für die Schweißverbindung genutzt werden muss. Zusätzliches für die Schweißverbindung erforderliches Material kann erfindungsgemäß demnach bei im Wesentlichen planen/ebenen Folienoberflächen allein/ausschließlich mittels des zusätzlichen Drahtmaterials bereitgestellt werden. Dies liefert nicht zuletzt auch den Vorteil einer einfachen Konfektionierung der Folien (nämlich als Folien als solche, ohne Materialanhäufungen, ohne erforderliche Buckeloptimierungs-Untersuchungen), so dass auch durch unterschiedliche Drahtmaterialien oder Materialstärken des Drahtes auf einfache Weise prozessuale Variationen vorgenommen werden können, insbesondere ohne die Folien-Halbzeuge (Fügepartner) abwandeln zu müssen. Dies ermöglicht nicht zuletzt auch eine schlanke effiziente Wertschöpfungskette bis hin zum Endprodukt. Abgesehen davon kann das hier beschriebene Schweißverfahren auch energetische Vorteile im Vergleich zu beispielsweise anderen bisher geläufigen Verbindungstechnologien liefern.
Es hat sich gezeigt, dass anstelle eines direkt im Folienmaterial vorgesehenen geprägten Buckels (oder Sicke oder dergleichen Materialanhäufung) ein artgleicher Draht (insbesondere mit einer Materialstärke im Bereich von 0,15mm bis 0,5mm) als Hilfsfügeelement (also zunächst unabhängig vom Folienmaterial) bereitgestellt werden kann und zur Ausbildung der Fügeflächen dienen kann. Dieses Drahtmaterial wird, insbesondere in einem gemäß der gewünschten Kontur der zu erzielenden Schweißnaht vorgeformt/gebogen Zustand (oder wahlweise erst im Schweißwerkzeug gebogen/umgeformt), vor dem Schweißprozess zwischen die Fügepartner (Metallfolien) eingelegt, was zumindest teilweise auf automatisierte Weise erfolgen kann, wahlweise auch auf vollautomatisierte Weise. Insofern kann das Drahtmaterial auch als expliziter Ersatz eines/des bisher auch bei Folien üblicherweise vorgesehenen Buckels (oder dergleichen Materialanhäufung in wenigstens einem der Fügepartner) erachtet werden, und der Draht kann als Ausgangspunkt der (beidseitigen) Verschweißung zu beiden Folien angesehen werden.
Das Widerstandsschweißen kann insbesondere als KE-Schweißen oder MF-/MFDC-Schweißen ausgestaltet sein. Als KE-Schweißen ist dabei ein Kondensatorentladungsschweißverfahren zu verstehen, wobei dieses gemäß der vorliegenden Offenbarung erweitert ist durch die zusätzliche Verwendung von Drahtmaterial, insbesondere anstelle eines Buckels oder einer Sicke. Als MF-/MFDC-Schweißen ist dabei ein Mittelfrequenzschweißen bzw. Mittelfrequenzgleichstromschweißen zu verstehen.
Die Widerstandsschweißanlage kann z.B. im Bereich oder an der entsprechenden Halteeinheit eine Aufnahme für das Drahtmaterial aufweisen. Wahlweise kann, je nach Anwendungsfall, eine spezifisch konstruierte Drahtmaterialeinlegeeinheit vorgesehen sein. Eine/die Drahtmaterialeinlegeeinheit kann dabei z.B. als zusätzliches gegebenenfalls nachrüstbares Schweißwerkzeug oder als Komponente eines ohnehin bereits in der Anlage verbauten Schweißwerkzeugs ausgestaltet sein, z.B. auch in der Art eines zusätzlichen Roboterarms.
Die Schweißelektroden der Widerstandsschweißanlage können dabei wahlweise in/mittels den/der Halteeinheiten oder in/mittels der Energieeinheit bereitgestellt sein. Die Widerstandsschweißanlage kann insbesondere aufweisen eine erste Halteeinheit für die erste Metallfolie und eine zweite Halteeinheit für die zweite Metallfolie. Der Fachmann kann je nach Anwendungsfall und Auslegung der Widerstandsschweißanlage oder des Verfahrens entscheiden, ob eine Ausgestaltung mit nur einer Halteeinheit oder mit mehreren Halteeinheiten vorteilhafter ist.
Die vorliegende Erfindung wird hier unter Bezugnahme auf zwei Halteeinheiten für die Metallfolien und ein Schweißwerkzeug für das Drahtmaterial beschrieben. Gleichwohl ist für den Fachmann ersichtlich, dass die Handhabung dieser drei Komponenten je nach Ausgestaltung des automatisierbaren prozessualen Ablaufs auch als 3er-Paket insbesondere in einer Sandwich-Anordnung erfolgen kann, z.B. indem die drei Komponenten zuvor aufeinandergelegt werden und dann unter leichtem Druck aneinandergepresst an die gewünschte Position zwischen den Schweißelektroden gelegt werden; diesen Vorgang kann wahlweise auch nur ein einziger Manipulator (Einheit, Werkzeug) durchführen; insofern ist es für den Erfolg des Verfahrens bzw. für den Erfolg der Schweißung nicht zwingend erforderlich, exakt die drei Komponenten Halteeinheiten und Schweißwerkzeug für die Handhabung vorzusehen.
Das hier beschriebene Drahtmaterial ist synonym als beispielhafte Material-/Fügepartnerangabe für einen für den jeweiligen Anwendungsfall bzw. für die Dicke und das Material der Folien/Platten vorteilhaft verwendbaren Hilfsfügepartner zu verstehen. Der Fachmann kann für besonders spezielle Anwendungsfälle und Materialien (bzw. für neue Materialkombinationen oder Dicken-Verhältnisse) durch Versuche ermitteln, welche Ausgestaltung dieser Hilfsfügepartner idealerweise haben muss. Insbesondere kann der Begriff „Drahtmaterial“ auch mehrere einzelne Drähte umfassen, d.h., der Hilfsfügepartner kann auch durch mehrere einzelne Drahtabschnitte bereitgestellt sein/werden, die wahlweise auch z.B. in einer sich überkreuzenden Anordnung zwischen den Folien eingebracht sein können.
Bevorzugt ist die Querschnittsgeometrie des hier beschriebenen Drahtmaterials vorwiegend rund, kann jedoch auch weitere geometrische Formen annehmen, insbesondere solche Formen, die eine definierte Stromflusskonzentration bewirken können.
Vorteilhafter Weise ist die Druckkrafteinheit eine für den Schweißvorgang oder sogar während des Schweißvorgangs zumindest hinsichtlich der Stärke der Kraft steuer-/regelbare Druckkrafteinheit.
Die hier beschriebenen Metallfolien können Metallfolien im Allgemeinen für ganz unterschiedliche Anwendungszwecke sein, und im Speziellen können es geometrisch spezifisch geprägte/vordefinierte Metallfolien sein, wie z.B. solche die für/als Bipolarplatten verwendet werden. Wenigstens zwei solcher Metallfolien/Bipolarplatten können erfindungsgemäß eine Metallfolienanordnung bilden, welche als Bipolarplattenanordnung insbesondere in Brennstoffzellen Verwendung finden kann.
Das hier als „Einlegen“ bezeichnete Positionieren kann auch als ein Auflegen des Drahtmaterials auf die (untere) Metallfolie ausgestaltet sein, insbesondere dann, wenn die eine der Metallfolien bereits vorkonfektioniert mit dem darauf angeordneten (oder wahlweise auch bereits provisorisch fixierten) Drahtmaterial bereitgestellt werden soll. Insofern kann auch eine/die Drahtmaterialbereitstelleinheit eine Funktionalität zum Bereitstellen von den beiden Fügepartnern untere Metallfolie und darauf angeordnetem Drahtmaterial umfassen. Ebenso kann ein Manipulator bzw. Schweißroboter(-arm), wie hier beschrieben, die Funktionalität zur Handhabung nicht nur des Drahtmaterials, sondern auch einer der Metallfolien zusammen mit dem darauf insbesondere bereits in der gewünschten Relativposition angeordnetem Drahtmaterial aufweisen. Der Fachmann kann für den jeweiligen Anwendungsfall bestimmen, welche Variante für den Materialfluss und die Handhabung besonders vorteilhaft ist. Insofern kann die Formulierung „auf der zweiten Metallfolie“ bzw. „in einer Anordnung auf der zweiten Metallfolie“ wenigstens die beiden Varianten umfassen, dass das Drahtmaterial zunächst nur auf die untere Metallfolie aufgelegt wird (Handhabung des Drahtmaterials individuell, also unabhängig von den Folien), oder das Drahtmaterial vorab auf die eine der Metallfolien aufgelegt und wahlweise auch provisorisch fixiert wird und dann mittels eines/des Schweißroboters zusammen mit der einen der Metallfolien in Position zwischen den Elektroden gebracht wird.
Es hat sich gezeigt, dass sich die Vorteile der hier beschriebenen Erfindung insbesondere auch im Zusammenhang mit der Fertigung von Bipolarplatten insbesondere für Brennstoffzellen effektiv/effizient nutzen lassen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Widerstandsschweißanlage eingerichtet zum Widerstandsschweißen von Metallfolien mit einer Dicke von jeweils weniger als 300(µm, insbesondere weniger als 200µm oder weniger als 150µm oder weniger als 100µm oder weniger als 50µm, beispielsweise/insbesondere Metallfolien eingerichtet zum Herstellen von Bipolarplatten insbesondere für Brennstoffzellen, wobei das Drahtmaterial als Hilfsfügepartner zwischen den Metallfolien mit den Metallfolien verschweißt ist/wird. Dies ermöglicht nicht nur eine größere prozessuale Variabilität, sondern kann auch die untere Grenze einer minimalen Dicke der Folien beträchtlich reduzieren, so dass auch eine zumindest teilweise automatisierte Fertigung von Schweißverbindungen für vergleichsweise anspruchsvolle Anwendungen wie Bipolarplatten realisierbar ist. Der Begriff „Drahtmaterial“ bzw. „Hilfsfügepartner“ kann dabei einen einzelnen Draht oder mehrere Drahtabschnitte umfassen, oder auch Material, welches vergleichbar zu Drahtmaterial konfektioniert ist.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die Widerstandsschweißanlage eine Drahtmaterialbereitstelleinheit auf und ist eingerichtet zum Bereitstellen von Drahtmaterial als Hilfsfügepartner zwischen den Metallfolien, insbesondere in einer Konfektionierung und/oder Geometrie eingerichtet zum Definieren des Verlaufs der Schweißnaht an der ersten und zweiten Metallfolie, wobei das Schweißwerkzeug, insbesondere eine/die Drahtmaterialeinlegeeinheit, eingerichtet ist zum Zuführen des Drahtmaterials von der Drahtmaterialbereitstelleinheit bis zur bestimmungsgemäßen Endposition zwischen den Metallfolien und eingerichtet ist zum Einlegen von Drahtmaterial mit einer Dicke oder einem Durchmesser von weniger 600µm, insbesondere im Bereich von 150µm bis 500µm in der bestimmungsgemäßen Endposition. Dies begünstigt nicht zuletzt auch eine Vollautomatisierung des gesamten Prozesses der Handhabung der Halbzeuge bis hin zur Erstellung des Schweißproduktes (insbesondere Bipolarplatte oder zumindest EinzelKomponente einer Bipolarplatte). Wahlweise kann dafür ein Roboter (oder ein in die Anlage integrierter Roboterarm) vorgesehen sein. Dabei kann der Hilfsfügepartner wahlweise durch eine Einheit separat von der Widerstandsschweißvorrichtung/-anlage oder auch durch die Widerstandsschweißvorrichtung/-anlage bereitgestellt werden, insbesondere in einer Prozess-/Logistikkette bis zum Einlegen des Hilfsfügepartners zwischen die Metallfolien, oder bis zum Auflegen des Hilfsfügepartners auf eine der Metallfolien (diesbezüglich kann der Prozess frei variiert werden, je nach Anwendung).
Die Drahtmaterialbereitstelleinheit bzw. die Drahtmaterialeinlegeeinheit kann wahlweise je nach Automatisierungsgrad des Prozesses mit unterschiedlicher Funktionalität ausgestaltet sein. Wahlweise kann das Bereitstellen wie auch das Einlegen von Drahtmaterial zumindest teilweise auch auf manuelle Weise erfolgen, je nach im Einzelfall gewünschter Automatisierung.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist mittels des Drahtmaterials der Verlauf der Schweißnaht bzw. Schweißverbindung zum dauerhaften, insbesondere entlang der Kontur des Drahtmaterials vollumfänglichen, Verbinden der ersten und zweiten Metallfolie mittelbar über das Drahtmaterial in Funktion als Hilfsfügepartner definierbar. Dies ermöglicht nicht zuletzt auch eine in prozessualer Hinsicht vorteilhafte Entkopplung von irgendwelchen Buckeln bzw. Buckelgeometrien. Das Drahtmaterial kann z.B. als nahezu vollständig umlaufender Kreisring ausgestaltet sein, insbesondere derart, dass die verschweißten Metallfolien eine nahezu vollständig (oder wahlweise vollständig) umlaufend abgedichtete Kavität erhalten. Insbesondere für Bipolarplatten kann die Kontur (der Verlauf) des Drahtmaterials auch rechteckförmig sein, wobei insbesondere an einer längeren Seite des Rechtecks zwei freie Enden des Drahtmaterials abgehen können. Insofern kann der Begriff „vollumfänglichen“ hier auch im weiteren Sinne derart verstanden werden, dass je nach herzustellendem Bauteil und etwaiger gewünschter Anschlussverbindungen (oder dergleichen) an das Drahtmaterial eine vollumfängliche Ausgestaltung auch eine (gegebenenfalls nur sehr kleine) Unterbrechung an einer einzigen Stelle aufweisen kann.
Als „Hilfsfügepartner“ im engeren Sinne ist dabei speziell im Zusammenhang mit dem im vorhergehenden Absatz beschriebenen Ausführungsbeispiel ein Hilfsfügepartner mit einer Funktionalität als Strom-, Kraft- und Materialüberträger zu verstehen, also eingerichtet sowohl zur Strom- und Kraftübertragung als auch zur Materialübertragung (Schweißmaterialbereitstellung und -fügung/-verschmelzung).
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Geometrie des Drahtmaterials mit der Geometrie wenigstens einer Schweißelektrode der Widerstandsschweißanlage abgestimmt, insbesondere bei korrespondierender Geometrie der Schweißelektrode oder eines Druckstempels der Schweißelektrode. Dies begünstigt nicht zuletzt auch eine entlang der gesamten Kontur des Drahtmaterials möglichst gleichmäßige Kraftübertragung beim Anpressen der Elektroden gegeneinander und auf die Metallfolien. Freilich sind die Kontur und die Abmessungen des eingelegten Drahtmaterials auch mit der Geometrie/Größe der Folien abgestimmt, insbesondere in Hinblick auf das Volumen und die Geometrie einer zwischen den zwei Metallfolien zu erzeugenden Kavität (vorgegeben durch den geometrischen Verlauf der Schweißnaht).
Die wenigstens eine Schweißelektrode kann z.B. an der ersten und/oder zweiten Halteeinheit vorgesehen sein und/oder als Komponente der Energieeinheit bereitgestellt sein.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Widerstandsschweißanlage eingerichtet zum Widerstandsschweißen von zwei Metallfolien jeweils mit einer Dicke von weniger als 150µm oder weniger als 100µm oder weniger als 50µm und dazwischen angeordnetem und als Hilfsfügepartner fungierendem Drahtmaterial, wobei die jeweilige Metallfolie zumindest im Bereich der Schweißung vollständig plan/eben ausgestaltet ist (insbesondere ohne Sicke, Buckel oder dergleichen Materialanhäufung), wobei das Drahtmaterial eine Dicke im Bereich von 150µm bis 500µm aufweist, und wobei die Druckkrafteinheit eingerichtet ist zum Aufbringen einer Druckkraft im Bereich von 1kN bis 500kN. Hierbei kann auch ein prozessual effizientes Verschweißen von sehr dünnen Folien auf vergleichsweise einfache Weise automatisiert werden.
Die jeweils bevorzugten Prozessparameter können auch stark von einer jeweiligen individuellen Anwendung/Applikation abhängen, insbesondere auch von der Drahtlänge. Der Fachmann kann basierend auf der vorliegenden Offenbarung Optimierungsversuche durchführen, um eine jeweils optimale Einstellung der Anlage je nach zu fügenden Materialien und Materialstärken zu finden.
Die für das Verschweißen vorgesehene Kontaktfläche der jeweiligen Metallfolie ist bevorzugt vollständig eben/plan, und die Kraftaufbringung erfolgt bevorzugt auf sehr symmetrische Weise bei gleichbleibendem bzw. örtlich gleichverteiltem Druck. Es hat sich gezeigt, dass für diesen Zweck bevorzugt zentralpunkt- bzw. kugelgelagerte Schweißelektroden eingesetzt werden können.
Die zuvor genannte Aufgabe wird wie erwähnt auch gelöst durch eine Steuerungs-/Regelungseinheit für eine hier zuvor weiter oben beschriebene Widerstandsschweißanlage, wobei die Steuerungs-/Regelungseinheit eingerichtet ist zum Steuern/Regeln des Widerstandsschweißvorgangs einschließlich des Haltens und Positionierens von wenigstens zwei Metallfolien und eingerichtet ist zum Steuern/Regeln des Positionierens von Drahtmaterial zwischen die erste und zweite Metallfolie oder des Einlegens von bereits auf einer der Metallfolien angeordnetem Drahtmaterial an einer vordefinierten Relativposition relativ zur ersten und zweiten Metallfolie vor dem Aufbringen der Druckkraft und vor dem Aufbringen der Schweißenergie bzw. des Schweißstroms. Hierdurch ergeben sich zuvor genannte Vorteile, insbesondere im Zusammenhang mit einer Automatisierung und in Hinblick auf gleichbleibende reproduzierbare Ergebnisse. Das Steuern/Regeln eines Positioniervorgangs kann dabei insbesondere bezüglich eines teil- oder vollautomatisierten Drahteinlegens bzw. Drahtpositionierens erfolgen.
Die zuvor genannte Aufgabe kann auch gelöst werden durch Bereitstellung von vorrichtungstechnischen Komponenten, insbesondere wie hier beschrieben, für ein Verfahren zum Widerstandsschweißen, insbesondere KE-Schweißen oder MF-/MFDC-Schweißen, von (insbesondere wenigstens zwei) Metallfolien mit einer Dicke von weniger als 500µm, insbesondere weniger als 250µm, wobei die Schweißenergie mittels einer Energieeinheit bereitgestellt wird, wobei die zum Widerstandsschweißen erforderliche Druckkraft mittels einer Druckkrafteinheit bereitgestellt wird, wobei eine erste und eine zweite Metallfolie, insbesondere Metallfolien einer herzustellenden Bipolarplatte, in wenigstens einer für das Widerstandsschweißen gewünschten Relativposition relativ zueinander mittels einer erste und zweiten Halteeinheit gehalten und positioniert werden, wobei der Widerstandsschweißvorgang, insbesondere einschließlich des Haltens und Positionierens, mittels einer Steuerungs-/Regelungseinheit gesteuert/geregelt wird; wobei Drahtmaterial als Hilfsfügepartner zur Definition des Verlaufs der Schweißverbindung bzw. Schweißnaht zwischen die erste und zweite Metallfolie oder in einer bereits vorkonfektionierten Anordnung auf der zweiten Metallfolie eingelegt wird (insbesondere mittels eines Schweißwerkzeugs), bevor das Aufbringen der Druckkraft und das Aufbringen der Schweißenergie bzw. des Schweißstroms erfolgt, wobei das Verschweißen der beiden Metallfolien gemäß einer/der durch das Drahtmaterial vorgegebenen Kontur erfolgt, insbesondere bei vollständig ebener/planer Ausgestaltung der Metallfolien ohne Buckel oder Sicken. Dies liefert nicht nur prozessuale oder produktbezogene Variabilität, sondern kann auch den Bereich der verschweißbaren (stoffschlüssig verbindbaren) Materialdicken spürbar insbesondere in Richtung sehr kleiner Dicken vergrößern. Dabei kann das Drahtmaterial bzw. der Draht auch in fertig gebogener Geometrie eingelegt werden, so dass bei einer Automatisierung des Prozesses lediglich ein Positionieren zu erfolgen hat. Wahlweise kann der Draht auch durch eine Automation im Schweißwerkzeug in Position gebracht / fixiert werden.
Anders ausgedrückt: Das Verschweißen der Folien erfolgt bevorzugt ausschließlich an den beiden mittels des Drahtmaterials bereitgestellten Kontaktflächen, also mittelbar über das Drahtmaterial, also ohne direkte Berührung der Metallfolien. Die Metallfolien sind nicht direkt miteinander verbunden, sondern lediglich mittelbar über die jeweilige Kontaktfläche des Drahtmaterials. Hierin ist insbesondere auch ein großer Unterschied bzw. eine erfinderische Weiterentwicklung im Vergleich zum Stand der Technik zu sehen. Bei bisherigen Bemühungen, das Widerstandsschweißen von vergleichsweise dünnen Folien durch Materialanhäufungen (Buckel oder dergleichen) in wenigstens einer der Folien zu ermöglichen, traten große Schwierigkeiten insbesondere bei der Fertigung von Dichtnähten bzw. zumindest teilweise umlaufenden oder vollständig umlaufenden geschlossenen Schweißnähten im Blechdickenbereich unter 300µm auf (insbesondere aufgrund geringer Steifigkeit der dünnen Bleche bzw. Folien, aufgrund teilweise unzureichender Prozesskraft, ungleichmäßiger Kontaktbedingungen entlang der Fügefläche, lokalem Durchbrand, partiell unzureichend angebundener Bereiche, sehr kleinem Prozessfenster für die Schweißenergie), so dass die bisherigen Verfahren insbesondere hinsichtlich der unteren Grenze der Dicke der Folie (insbesondere bei weniger als 300µm) recht limitiert sind/waren. Sehr dünne Folien können gemäß dem technologischen Stand von August/September 2021 auf diese Weise nicht ohne größere Schwierigkeiten und ohne Risiko von starken Qualitätsschwankungen oder sogar Materialfehlern miteinander verschweißt werden.
Das hier beschriebene Verfahren mit Hilfsfügepartner kann insbesondere auch bezüglich der folgenden Aspekte variiert werden: Einlegen des Drahtes manuell und/oder zumindest teilweise auf automatisierte Weise; Biegen/Formgebung des Drahtes manuell und/oder zumindest teilweise auf automatisierte Weise, was wahlweise auch in der Widerstandsschweißanlage bzw. in einer/der Drahtmaterialbereitstelleinheit erfolgen kann, beispielsweise mittels Umlenk-/Wickelstiften.
Das Verfahren wird bevorzugt mittels einer hier zuvor weiter oben beschriebenen Anlage durchgeführt, wahlweise auf vollautomatisierte Weise zumindest was das Positionieren und Verschweißen der drei Fügepartner betrifft.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird das Drahtmaterial im Bereich eines planen/ebenen Abschnitts der jeweiligen Metallfolie, insbesondere in einem Bereich ohne Schweißbuckel oder Sicke, eingelegt und in diesem Bereich verschweißt. Hierbei kann vollständig auf irgendwelche Materialanhäufungen oder Verdickungen in den Folien verzichtet werden; das zusätzliche im Bereich der Schweißverbindung gewünschte/erforderliche Material kann allein/ausschließlich mittels des Drahtmaterials bereitgestellt werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird wenigstens einer der folgenden Parameterbereiche für den Schweißvorgang eingestellt und wahlweise auch beim Schweißen aktiv geregelt:

Druckparameter für eine Druckkraft im Bereich von 1kN bis 500kN, Energieparameter für eine Schweißenergie im Bereich von 1kJ bis 240kJ und/oder für einen Schweißstrom im Bereich von 1kA bis 2.000kA, erster Materialparameter betreffend die Dicke der Metallfolie(n) im Bereich von 50µm bis 500µm, zweiter Materialparameter betreffend die Dicke des Drahtmaterials im Bereich von 100µm bis 600µm, mit dem zweiten Materialparameter bevorzugt in Abhängigkeit vom ersten Materialparameter (insbesondere bei folgender Abhängigkeit: Drahtmaterial maximal so dick wie Faktor 0,25 bis 3,5 der Dicke einer/der einzelnen Metallfolie, Drahtmaterial insbesondere im Bereich von Faktor 0,5 bis 2 der Dicke einer/der einzelnen Metallfolie). Die hier beschriebenen Bereiche ermöglichen nicht zuletzt eine große Variantenanzahl der realisierbaren Produkte und begünstigen auch die Optionen zur Parameteroptimierung im Falle von kleineren oder größeren Änderungen am finalen Produktdesign. Somit kann der Prozess trotz Automatisierung sehr variabel bleiben. Die Dicken-Verhältnisse von Folie und Draht hängen dabei auch von der Verformbarkeit des Drahtmaterials ab. Die hier beschriebenen Dickenverhältnisse betreffen den verschweißten Zustand, also nach Verformung/Abflachen des Drahtmaterials unter dem Druck der Schweißelektroden. Durch Versuche kann für einen jeweiligen Anwendungsfall insbesondere in Abhängigkeit vom Folienmaterial eine vorteilhafte Konfektionierung des Drahtes derart ermittelt werden, dass der Draht mit seinen Radien beim Applizieren der Schweißenergie und des Drucks auf die Fügepartner (welche als Sandwich in Reihe angeordnet sind und gleichermaßen mit Druck beaufschlagt werden) abschmilzt und wie gewünscht deformiert wird, insbesondere zur Erlangung einer abgeflachten Querschnittsgeometrie in der Art einer Flachdichtung. Bevorzugt ist die Ausgangs-Querschnittsgeometrie des Drahtmaterials rund, insbesondere kreisrund, wahlweise auch mit leichter Ovalität bzw. mit leicht elliptischer Ausprägung (also leicht flacher als bei kreisrunder/zylindrischer Querschnittsgeometrie).

Gemäß einem Ausführungsbeispiel besteht das Drahtmaterial aus Metall, bevorzugt aus Stahl, insbesondere aus nichtrostendem Ferrit oder Austenit. Es hat sich gezeigt, dass diese Materialien bevorzugt insbesondere im Zusammenhang mit den hier beschriebenen Anwendungen und avisierten Endprodukten zur Anwendung kommen können. Dabei können auch beschichtete Metalle aus nichtrostendem bzw. auch aus nicht korrosionsbeständigem Werkstoff zum Einsatz kommen, je nach Anwendungszweck. Insbesondere bei Verwendung von flächig oder lokal beschichteten Metallen können Korrosionseffekte begrenzt werden, Prozesswiderstände gezielt verändert und die stoffschlüssige Anbindungsgüte vorteilhaft beeinflusst werden, so dass der Fachmann frei ist, eine für den jeweiligen Anwendungsfall besonders vorteilhafte Konfektionierung des Drahtmaterials zu finden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel liegt das Drahtmaterial in einer Kontur oder Konfektionierung aus der folgenden Gruppe vor oder wird im Rahmen des Verfahrens in diese Kontur gebracht: nahezu vollständig umlaufende ringförmige oder rechteckige Kontur mit zwei freien Enden oder zwei Kontaktstellen zu einem weiteren Drahtabschnitt; zwei Paare von zumindest annähernd geradlinig verlaufenden Drahtabschnitten mit zwei jeweils freien Enden oder Kontaktstellen; vollständig geschlossene umlaufende ringförmige oder rechteckige Kontur mit Fügestelle; zwei einzelne Drahtabschnitte, insbesondere in spiegelsymmetrischer Anordnung mit U-förmiger Kontur, jeweils mit zwei freien Enden oder zwei Kontaktstellen. Dabei kann das Drahtmaterial (einzelner oder mehrere Drahtabschnitte) jeweils mittels der Anlage gehandhabt werden und wahlweise auch unterstützend durch weitere Roboter stromauf und/oder stromab der Prozesskette gehandhabt und/oder konfektioniert werden. Diese prozessuale Variabilität ermöglicht nicht zuletzt auch eine Prozess-Automatisierung hinsichtlich sehr unterschiedlicher Endprodukte.
Vorteilhafter Weise werden zentralpunkt- bzw. kugelgelagerte Schweißelektroden verwendet, insbesondere zwecks möglichst exakter Aufbringung einer/der gewünschten Druckkraft.
Die zuvor genannte Aufgabe wird wie erwähnt auch gelöst durch eine Metallfolienanordnung aufweisend wenigstens zwei geometrisch geprägte oder vordefinierte Metallfolien, insbesondere Bipolarplatten, mit einer Dicke von jeweils maximal 500µm, insbesondere maximal 250µm oder maximal 150µm, hergestellt durch Widerstandsschweißen, insbesondere KE-Schweißen oder MF-/MFDC-Schweißen, der Metallfolien, indem die Metallfolien mit/durch als Hilfsfügepartner fungierendem Drahtmaterial anstelle an einem geprägten Buckel (oder dergleichen Materialunebenheit im Fügepartner) miteinander verschweißt werden, insbesondere mit Drahtmaterial mit einer zumindest annähernd konstanten Materialstärke im Bereich von 100µm bis 600µm, wobei das Drahtmaterial als wenigstens ein Hilfsfügeelement zum Vorgeben der Fügeflächen und damit auch der geometrischen Kontur einer/der insbesondere vollumfänglichen Schweißung vor dem Verschweißen zwischen die Metallfolien eingelegt wird und daraufhin in Sandwich-Anordnung zwischen den Metallfolien verschweißt wird, insbesondere Metallfolienanordnung hergestellt durch ein hier zuvor weiter oben beschriebenes Verfahren. Hierdurch ergeben sich zuvor genannte Vorteile. Im Zusammenhang mit den hier beschriebenen Fertigungsschritten kann der Begriff „Bipolarplatte“ auch eine einzelne Sektion oder Komponente einer insbesondere für Brennstoffzellen vorgesehenen Bipolarplatte betreffen, also z.B. das Verbinden eines einzelnen Drahtabschnitts aus einer Gruppe von einer Vielzahl von gegebenenfalls aufeinanderfolgend zwischen mehreren paarweisen Metallfolien verschweißten Drahtabschnitten.
Die zuvor genannte Aufgabe wird wie erwähnt auch gelöst durch eine Brennstoffzelle mit wenigstens einer hier beschriebenen Metallfolienanordnung in Ausgestaltung als Bipolarplatten, insbesondere Brennstoffzelle mit wenigstens einer Metallfolienanordnung hergestellt durch ein hier zuvor weiter oben beschriebenes Verfahren. Hierdurch ergeben sich zuvor genannte Vorteile.
Die zuvor genannte Aufgabe wird wie erwähnt auch gelöst durch Verwendung eines separaten Drahtmaterials als Hilfsfügepartner anstelle eines geprägten Buckels (oder dergleichen Materialunebenheit im Fügepartner), insbesondere mit einer zumindest annähernd konstanten Materialstärke im Bereich von 100µm bis 600µm, als wenigstens ein Hilfsfügeelement zum Definieren der Fügeflächen und damit der geometrischen Kontur einer/der insbesondere vollumfänglichen Schweißung zwischen Metallfolien mit einer Dicke von jeweils weniger als 500µm, insbesondere weniger als 250µm oder weniger als 150µm oder weniger als 150µm oder weniger als 100µm oder weniger als 50µm, insbesondere bei der Herstellung von Metallfolienanordnungen in Ausgestaltung als Bipolarplatten, insbesondere zur Bereitstellung für Brennstoffzellen, wobei das Drahtmaterial gemäß der Kontur der zu erzielenden Schweißung entweder vorgeformt ist oder in einem Schweißwerkzeug mit entsprechender Funktionalität die gewünschte Kontur erhält, und wobei das Drahtmaterial vor dem Verschweißen zwischen die Metallfolien in eine bestimmungsgemäße Endposition eingelegt wird und daraufhin in Sandwich-Anordnung zwischen den Metallfolien durch Widerstandsschweißen verschweißt wird, insbesondere Verwendung des Drahtmaterials bei einem hier zuvor weiter oben beschriebenen Verfahren.
Hierdurch ergeben sich zuvor genannte Vorteile. Wahlweise kann die Schweißung in Umfangsrichtung vollumfänglich oder in Umfangsrichtung nur teilweise ausgeführt sein, wobei die Schweißnaht auch unterbrochen sein kann oder in mehreren Schritten geschweißt werden kann. Anders ausgedrückt: Das Drahtmaterial kann wahlweise in einem einzigen Schritt verschweißt werden, insbesondere bei gewünschter vollumfänglicher Schweißnaht, oder wahlweise können einzelne Umfangssegmente in einem einzigen oder in mehreren aufeinanderfolgenden Schritten stoffschlüssig verbunden bzw. verschweißt werden. Der Fachmann kann unter diesen möglichen Varianten die für die jeweilige Applikation optimale Vorgehensweise ermitteln.
Der Fachmann erkennt, dass die vorliegende Erfindung auf dem Konzept beruht, einen Schweißbuckel oder dergleichen integrale Materialanhäufung durch den hier beschriebenen Hilfsfügepartner zu ersetzen, insbesondere vollständig. Gleichwohl ist dem Fachmann bewusst, dass auch eine ergänzende Verwendung des hier beschriebenen Hilfsfügepartners in Ergänzung zu weiterhin zusätzlich vorhandenen Schweißbuckeln Gebrauch von der Lehre der vorliegenden Erfindung macht. Beispielsweise kann es Produkte (Folienanordnungen umfassend wenigstens zwei Folien) geben, bei welchen insbesondere punktförmige Schweißverbindungen weiterhin gewünscht sind, zusätzlich zu der hier beschriebenen mittels des Hilfsfügepartners realisierten Verbindung. Dem Fachmann ist auch bewusst, dass das hier beschriebene Schweißverfahren eine Automatisierung der Fertigung eines solchen Produktes ebenfalls ermöglicht.
Insbesondere wird die zuvor genannte Aufgabe wie erwähnt auch gelöst durch Verwendung eines separaten Drahtmaterials als Hilfsfügepartner, insbesondere mit einer zumindest annähernd konstanten Materialstärke im Bereich von 100µm bis 600µm, wobei mittels des Drahtmaterials wenigstens ein Hilfsfügeelement zum Definieren der Fügeflächen und damit der geometrischen Kontur einer/der insbesondere vollumfänglichen Schweißung zwischen planen/ebenen Metallfolien (ohne Buckel) mit einer Dicke von jeweils weniger als 500µm, insbesondere weniger als 250µm oder weniger als 150µm oder weniger als 100µm oder weniger als 50µm, bei der Herstellung von Metallfolienanordnungen in Ausgestaltung als Bipolarplatten bereitgestellt wird, insbesondere zur Bereitstellung von Bipolarplatten für Brennstoffzellen, wobei das Drahtmaterial gemäß der Kontur der zu erzielenden Schweißung vorgeformt vor dem Verschweißen zwischen die Metallfolien gelegt wird und daraufhin in Sandwich-Anordnung zwischen den Metallfolien durch Widerstandsschweißen, insbesondere KE-Schweißen oder MF-/MFDC-Schweißen, verschweißt wird, insbesondere Verwendung des Drahtmaterials bei einem hier zuvor weiter oben beschriebenen Verfahren. Hierdurch ergeben sich zuvor genannte Vorteile insbesondere im Zusammenhang mit einer (wahlweise automatisierbaren) Fertigung von Bipolarplatten. Bevorzugt wird dabei Drahtmaterial aus Metall, bevorzugt aus Stahl, insbesondere aus nichtrostendem Ferrit oder Austenit verwendet. Beispielsweise wird für die Metallfolien Edelstahlmaterial verwendet, z.B. in Ausgestaltung als umgeformte (insbesondere tiefgezogene) Edelstahlbleche, wobei die Materialstärke z.B. im Bereich von 100µm oder 150µm oder auch geringer als 100µm liegt. Beispielsweise werden für die Metallfolien geprägte Folien aus Chromnickelstahl mit einer Dicke im Bereich von 100µm (oder weniger) verwendet.
Die zuvor genannte Aufgabe wird wie erwähnt auch gelöst durch ein Computerprogrammprodukt umfassend Befehle, die bei Ausführung des Computerprogrammproduktes auf einem Computer diesen dazu veranlassen, ein hier zuvor weiter oben beschriebenes Verfahren auf dem Computer auszuführen, insbesondere Computerprogrammprodukt eingerichtet zum Steuern/Regeln eines zumindest teilweise automatisierten Vorgangs des Haltens und Einlegens/Positionierens von Drahtmaterial zwischen einer erste und zweite Metallfolie vor dem Aufbringen einer Druckkraft und vor dem Aufbringen einer Schweißenergie bzw. eines Schweißstroms beim Widerstandsschweißen. Hierdurch ergeben sich zuvor genannte Vorteile. Diese funktionale Abbildung in einem Computerprogramm ermöglicht auch auf vergleichsweise einfache Art und Weise eine funktionale Integration der hier beschriebenen zusätzlichen Funktionalität in bestehende Anlagen. Dabei kann auch eine automatisierte Positionskontrolle des Haltens und Einlegens/Positionierens von Drahtmaterial zwischen einer erste und zweite Metallfolie vor dem Aufbringen einer Druckkraft und vor dem Aufbringen einer Schweißenergie bzw. eines Schweißstroms beim Widerstandsschweißen mit Hilfe von geeigneten Sensoren erfolgen und mittels des Computerprogrammproduktes bzw. einer/der Steuerungs-/Regelungseinheit ausgewertet und umgesetzt werden. Bezüglich der Auswahl und Positionierung der Sensorik kann der Fachmann auch auf die bisher bereits für Widerstandsschweißvorgänge realisierte Anlagen-/Verfahrens-/Prozesssteuerungstechnologie zurückgreifen.
Figurenliste
In den nachfolgenden Zeichnungsfiguren wird die Erfindung noch näher beschrieben, wobei für Bezugszeichen, die nicht explizit in einer jeweiligen Zeichnungsfigur beschrieben werden, auf die anderen Zeichnungsfiguren verwiesen wird. Es zeigen:

1 in einer Seitenansicht in schematischer Darstellung eine Widerstandsschweißanlage gemäß einem Ausführungsbeispiel;
2 in einer schematischen Darstellung den schaltungstechnischen Aufbau einer Widerstandsschweißanlage gemäß Ausführungsbeispielen;
3, 4 in einer Draufsicht eine Metallfolie mit darauf abgelegtem Drahtmaterial (Hilfsfügepartner) und in einer Seitenansicht eine gemäß Ausführungsbeispielen bereits fertiggestellte Schweißverbindung zwischen zwei Metallfolien mittels des Hilfsfügepartners;
5 in einer Seitenansicht in grob schematischer Darstellung den Aufbau einer Bipolarplatte, hergestellt durch/mittels gemäß Ausführungsbeispielen verschweißte Metallfolien;
6 in einer perspektivischen Seitenansicht eine einen Roboterarm aufweisende Halteeinheit und ein einen Roboterarm aufweisendes Schweißwerkzeug einer Widerstandsschweißanlage gemäß Ausführungsbeispielen;
7A, 7B in einer perspektivischen Seitenansicht zwei ohne Hilfsfügepartner aneinander anliegende Metallfolien und, im Unterschied dazu, ebenfalls in einer perspektivischen Seitenansicht, zwei an einem dazwischen angeordneten Hilfsfügepartner mittelbar aneinander anliegende Metallfolien in einer Anordnung eingerichtet zum Anwenden des hier beschriebenen Widerstandsschweißvorgangs gemäß Ausführungsbeispielen;
8A, 8B, 8C, 8D jeweils in einer perspektivischen Seitenansicht eine spezifische Kontur eines beispielhaft verwendbaren Drahtmaterials (Hilfsfügepartners) zum Erstellen einer Schweißverbindung insbesondere bei sehr dünnen Metallfolien mittels einer Anlage oder einem Verfahren gemäß den hier beschriebenen Ausführungsbeispielen;

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
Die Figuren werden zunächst gemeinsam beschrieben. Besonderheiten werden unter Bezugnahme auf einzelne Bezugszeichen im Zusammenhang mit der jeweiligen Figur individuell erläutert.
Eine durch Widerstandsschweißen erstellte Schweißverbindung entsteht üblicherweise durch Verschweißen von zwei Metallfolien 1 in einem aneinandergepressten Zustand, wobei die Fügestelle durch wenigstens einen Buckel 1a1 (oder Sicke oder dergleichen Materialanhäufung) vorgegeben wird. Der Buckel 1a1 steht von einer der Folien 1 hervor, so dass beim Aneinanderpressen die Kontaktfläche für die Energieübertragung zwischen den Fügepartnern 1 vordefiniert ist.
Davon grenzt sich die vorliegende Erfindung ab, indem eine Vorrichtung und ein Verfahren konzipiert wurden, womit die Schweißverbindung mittels eines Hilfsfügepartners 2 in Ausgestaltung als Drahtmaterial vordefiniert wird, d.h., in den Metallfolien 1a, 1b (erste Metallfolie bzw. erster Fügepartner 1a, zweite Metallfolie bzw. zweiter Fügepartner 1b) ist kein Buckel oder dergleichen (inhärente, integrale) Materialanhäufung vorgesehen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Widerstandsschweißanlage 10 bereitgestellt, insbesondere eine KE-Schweißanlage oder MF-/MFDC-Schweißanlage, mittels welcher die Schweißenergie (Energieeinheit 11) und der Druck (Druckkrafteinheit 13) auf die Fügepartner aufgebracht werden können, und eine Handhabung des Hilfsfügepartners 2 kann wahlweise ebenfalls auf bevorzugt vollautomatisierte Weise erfolgen (zumindest betreffend das Positionieren in der bestimmungsgemäßen relativen Endposition relativ zu den Metallfolien). Dazu können eine oder mehrere Halteeinheiten 15 (erste Halteeinheit 15a, zweite Halteeinheit 15b) vorgesehen sein, und die Handhabung des Drahtmaterials wird bevorzugt durch Schweißwerkzeug 17 umfassend eine Drahtmaterialeinlegeeinheit 17.1 unterstützt. Ein solches Schweißwerkzeug 17 kann spezifisch für die Handhabung des Drahtmaterials ausgelegt sein (insbesondere Einlegen/Ablegen des Drahtmaterials in einer Ebene xy der jeweiligen Metallfolie 1b), bei individualisierbarer Funktionalität z.B. auch Umfassend ein Umformen oder wahlweise auch ein Laserschweißen jeweils am Drahtmaterial. Ein solches Schweißwerkzeug 17 ist beispielsweise durch wenigstens einen Roboterarm bereitgestellt, entweder integriert in die Anlage 10 oder als davon separierte Einheit. Für Prozesse stromauf in der Logistikkette kann wahlweise auch eine separate Drahtmaterialbereitstelleinheit 30 bereitgestellt sein, wobei deren Prozessschritte auf den Prozess der Anlage 10 abgestimmt sind. Der Schweißvorgang als solcher erfolgt über Schweißelektroden 19 (erste Schweißelektrode 19a, zweite Schweißelektrode 19b), die z.B. auch in die Halteeinheiten 15 integriert sein können. Der Gesamtprozess kann über eine Steuerungs-/Regelungseinheit 20 gesteuert/geregelt werden.
Die Widerstandsschweißanlage 10 kann beispielsweise auch die folgenden Komponenten aufweisen: Anzeige-/Ausgabeeinheit 10.1, Ladeeinheit mit Ladekontrolle und Ladetransformator 11.1, AC/DC-Wandler 11.3, Entladeeinheit mit Entladethyristor(en) 11.5, Kondensatorbank 11.7, Schweißtransformer 11.9.
In der 1 sind Komponenten einer Widerstandsschweißanlage 10 eingerichtet zum Ausführen des hier beschriebenen Verfahrens gezeigt. Für den Fachmann ist ersichtlich, dass der in 1 gezeigte Aufbau der Widerstandsschweißanlage 10 mit dem separat angeordneten Schweißwerkzeug 17 mit Drahtmaterialeinlegeeinheit 17.1 variabel ist und im Wesentlichen durch einen fertigungstechnisch bzw. logistisch unternehmensintern vorgegebenen sein kann. Insbesondere kann die separate Drahtmaterialbereitstelleinheit 30 auch (körperlich) in die Widerstandsschweißanlage 10 integriert sein, so dass auch das für die Handhabung des Drahtmaterials 2 eingerichtete Schweißwerkzeug 17 vollständig in die Widerstandsschweißanlage 10 integriert sein kann. Insofern ist die in 1 gezeigte Anordnung lediglich beispielhaft zu verstehen, hier der optimierten Übersichtlichkeit halber mit den einzelnen Komponenten in Darstellung als separate Einheiten.
In der 2 ist ein beispielhafter Schaltplan einer/der Widerstandsschweißanlage 10 gezeigt. Der Schaltplan ist hier rein beispielhaft zwecks besseren Verständnisses des durch die Anwendung des Widerstandsschweißens gegebenen technologischen Zusammenhangs gezeigt; wahlweise kann der Fachmann Änderungen am Schaltplan vornehmen, z.B. in Hinblick auf eine gezieltere Prozesssteuerung insbesondere bezüglich der Energieentladung beim Widerstandsschweißen. Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäßen vorrichtungstechnischen Komponenten können im Zusammenhang mit jeder Art von Widerstandsschweißen und dementsprechend auch basierend auf unterschiedlichen Arten von Schaltplänen von Widerstandsschweißanlagen durchgeführt werden, ohne den Rahmen der technischen Lehre der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
In 3 ist eine Variation der Geometrie des Drahtes 2 angedeutet; der Draht kann wahlweise vollständig umlaufend sein oder z.B. mit zwei freien Enden über die Folien (1a, 1b) hinaus geführt sein, wie durch die Punktlinie angedeutet.
In 4 ist eine Metallfolienanordnung 3 zumindest umfassend zwei mittelbar über den Hilfsfügepartner 2 miteinander verschweißte bzw. stoffschlüssig verbundene Metallfolien 1a, 1b dargestellt (schematisch). Es hat sich gezeigt, dass die erfindungsgemäßen verfahrens- und vorrichtungstechnischen Konzepte insbesondere auch im Zusammenhang mit der Fertigung von Bipolarplatten genutzt werden können. In 5 ist ausschnittsweise eine Metallfolienanordnung 3 in Ausgestaltung als Bipolarplatte(n) gezeigt, insbesondere in einer Art wie sie z.B. für/in Brennstoffzellen 5 (ebenfalls nur ausschnittsweise angedeutet in 5) verwendet werden können, wobei die hier beschriebene Schweißnaht insbesondere zur Definition einer Kavität 5.1 für Kühlmedium vorgesehen sein kann.
In 6 ist eine Interaktion von Halteeinheit 15, 15a und Schweißwerkzeug 17 bzw. Drahtmaterialeinlegeeinheit 17.1 mit den Fügepartnern 1a, 1b, 2 veranschaulicht. Diese Manipulatoren 15a, 17, 17.1 sind bevorzugt seitlich von der Kraft-/Pressachse bzw. seitlich von der Achse der Elektroden angeordnet. Dabei kann mittels des Schweißwerkzeugs 17 wahlweise die Handhabung des Drahtmaterials separat von der/den Metallfolien oder bereits vorkonfektioniert zusammen mit wenigstens einer der Metallfolien erfolgen, je nachdem, was für den logistischen Ablauf stromauf und stromab vom eigentlichen Schweißvorgang vorteilhafter ist.
In 7A ist eine Ausgestaltung von Fügepartnern gezeigt, bei welcher wenigstens eine Metallfolie wenigstens einen Buckel 1a1 oder dergleichen Materialanhäufung aufweist (Stand der Technik). Die Materialstärke der Folien kann bei dieser Art Schweißverbindung eine minimale untere Grenze im Bereich von schätzungsweise ca. 300µm nicht unterschreiten, zumindest dann wenn die Folien den Qualitätsanforderungen bei Bipolarplatten entsprechen finden sollen. Insofern ist das vorbekannte Verfahren nicht für Anwendungen geeignet, bei welchen die Bipolarplatten/Folien deutlich kleinere Materialstärken aufweisen sollen.
In 7B ist davon abweichend die Verwendung von Drahtmaterial als Hilfsfügepartner 2 (anstelle von Buckeln) gezeigt. Die Metallfolien selbst können plan/eben bleiben, müssen also keine Buckel oder dergleichen Materialanhäufung aufweisen.
In den 8A, 8B, 8C, 8D sind beispielhafte Konfigurationen der drei hier beschriebenen Fügepartner 1a, 1b, 2 veranschaulicht, wobei für ein vollständig geschlossenes Profil des Drahtmaterials 2 eine Fügestelle 2.1 vorgesehen sein kann. Wahlweise kann das Drahtmaterial 2 auch wenigstens ein freies Ende 2.2 bzw. wenigstens eine Kontaktstelle zu einem weiteren Drahtabschnitt aufweisen, je nach avisiertem Endprodukt.
In 8A ist das Drahtmaterial 2 in einer Konfektionierung mit nahezu vollständig umlaufender rechteckige Kontur mit zwei freien Enden 2.1 (oder zwei Kontaktstellen zu einem weiteren Drahtabschnitt) in einer Anordnung auf der unteren Metallfolie 1b gezeigt. In 8B ist das Drahtmaterial 2 in einer durch zwei Paare von zumindest annähernd geradlinig verlaufenden Drahtabschnitten mit zwei jeweils freien Enden 2.1 vorgegebenen Kontur bzw. Konfektionierung gezeigt. In 8C ist das Drahtmaterial 2 in einer vollständig geschlossenen umlaufenden ringförmige rechteckigen (oder wahlweise ringförmigen) Kontur gezeigt, wobei eine Fügestelle 2.1 vorgesehen ist, an welcher die freien Enden des Drahtes stoffschlüssig miteinander verbunden sind (insbesondere vor Durchführung des hier beschriebenen Schweißvorgangs). Der Draht 2 ist vollständig geschlossen umlaufend als Drahtring mit rechteckförmiger Kontur ausgestaltet. Die angedeutete Fügestelle 2.1 (insbesondere an einer der Ecken angeordnet) kann z.B. vor Bereitstellung des Drahtes 2 (insbesondere vor dem Positionieren in der bestimmungsgemäßen Endposition) eingebracht werden, insbesondere ebenfalls auf automatisierte Weise, beispielsweise mittels Laserstrahlschweißen oder durch einen Widerstandsschweißvorgang, wobei dieser Verfahrensschritt optional ebenfalls von der hier beschriebenen Anlage 10 durchführbar ist, beispielsweise indem dafür ein zusätzliches Schweißwerkzeug vorgesehen wird. Möglicherweise ist es jedoch bei vielen Anwendungsfällen vorteilhafter, das Schließen / Zusammenfügen der Drahtkontur bereits weiter stromauf in der Prozesskette zu erledigen, insbesondere hinsichtlich leichterer Handhabung und exakterer Positionierung des Drahtmaterials.
In 8D ist das Drahtmaterial 2 in einer Kontur bzw. Konfektionierung gezeigt, die durch zwei einzelne Drahtabschnitte vorgegeben ist, insbesondere in spiegelsymmetrischer Anordnung mit U-förmiger Kontur, jeweils mit zwei freien Enden.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht den Verzicht auf beim Widerstandsschweißen üblicherweise in wenigstens einem Fügepartner vorgesehene Schweißbuckel (vollständiger Ersatz oder nur ergänzendes Substitut) und erweitert die Anwendungsmöglichkeiten insbesondere bezüglich besonders kleiner Materialstärken von weniger als 150µm oder sogar weniger als 100µm oder 50µm.
Bezugszeichenliste

1, 1a, 1b: Metallfolie, erste Metallfolie (Fügepartner), zweite Metallfolie (Fügepartner)
1a1: Buckel, Sicke oder dergleichen Materialanhäufung innerhalb einer Folie
2: Drahtmaterial (Hilfsfügepartner)
2.1: Fügestelle
2.2: freies Ende bzw. Kontaktstelle zu weiterem Drahtabschnitt
3: Metallfolienanordnung insbesondere in Ausgestaltung als Bipolarplatte(n)
5: Brennstoffzelle
5.1: Kavität bzw. Kühlmedium
10: Widerstandsschweißanlage, insbesondere KE-Schweißanlage oder MF-/MFDC-Schweißanlage
10.1: Anzeige-/Ausgabeeinheit
11: Energieeinheit
11.1: Ladeeinheit mit Ladekontrolle und Ladetransformator
11.3: AC/DC-Wandler
11.5: Entladeeinheit mit Entladethyristor(en)
11.7: Kondensatorbank
11.9: Schweißtransformer
13: Druckkrafteinheit
15, 15a, 15b: Halteeinheit, erste Halteeinheit, zweite Halteeinheit
17: Schweißwerkzeug
17.1: Drahtmaterialeinlegeeinheit
19, 19a, 19b: Schweißelektrode, erste Schweißelektrode, zweite Schweißelektrode
20: Steuerungs-/Regelungseinheit
30: Drahtmaterialbereitstelleinheit
xy: plane (insbesondere horizontale) Ebene der Metallfolie bzw. des Drahtmaterials

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

CN 102049601 A [0003]
CN 101143395 A [0003]

Claims

Widerstandsschweißanlage (10), insbesondere KE-Schweißanlage oder MF-/MFDC-Schweißanlage, eingerichtet zum Widerstandsschweißen von Metallfolien (1, 1a, 1b) mit einer Dicke von weniger als 500µm, insbesondere weniger als 250µm, aufweisend: -eine Energieeinheit (11) eingerichtet zum Bereitstellen der zum Widerstandsschweißen erforderlichen Schweißenergie; -eine Druckkrafteinheit (13) eingerichtet zum Bereitstellen der zum Widerstandsschweißen erforderlichen Druckkraft auf die zu verschweißenden Metallfolien; -wenigstens eine Halteeinheit (15, 15a, 15b) eingerichtet zum Halten und wahlweise auch Positionieren einer ersten und zweiten Metallfolie (1a, 1b) insbesondere einer herzustellenden Bipolarplatte jeweils in wenigstens einer für das Widerstandsschweißen gewünschten Relativposition; -eine Steuerungs-/Regelungseinheit (20) eingerichtet zum Steuern/Regeln des Widerstandsschweißvorgangs einschließlich des Haltens und Positionierens; dadurch gekennzeichnet, dass die Widerstandsschweißanlage ferner ein Schweißwerkzeug (17), insbesondere umfassend eine Drahtmaterialeinlegeeinheit (17.1), eingerichtet zum Positionieren von Drahtmaterial (2) zwischen der ersten und zweiten Metallfolie (1a, 1b) oder auf der zweiten Metallfolie an einer vordefinierten Relativposition relativ zur ersten und zweiten Metallfolie aufweist, wobei die Widerstandsschweißanlage (10) eingerichtet ist zum Verschweißen der beiden Metallfolien (1a, 1b) am anliegenden Drahtmaterial (2) gemäß einer/der durch das Drahtmaterial (2) vorgegebenen Kontur, insbesondere bei vollständig ebener/planer Ausgestaltung der Metallfolien ohne Buckel oder Sicken.
Widerstandsschweißanlage nach Anspruch 1, wobei die Widerstandsschweißanlage eingerichtet ist zum Widerstandsschweißen von Metallfolien mit einer Dicke von jeweils weniger als 300µm, insbesondere weniger als 200µm oder weniger als 150µm oder weniger als 100µm oder weniger als 50µm, insbesondere Metallfolien eingerichtet zum Herstellen von Bipolarplatten insbesondere für Brennstoffzellen, wobei das Drahtmaterial als Hilfsfügepartner zwischen den Metallfolien mit den Metallfolien stoffschlüssig verbunden ist/wird.
Widerstandsschweißanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Widerstandsschweißanlage eine Drahtmaterialbereitstelleinheit (30) aufweist und eingerichtet ist zum Bereitstellen des Drahtmaterials (2) als Hilfsfügepartner zwischen den Metallfolien, insbesondere in einer Konfektionierung und/oder Geometrie eingerichtet zum Definieren des Verlaufs der Schweißnaht an der ersten und zweiten Metallfolie, wobei das Schweißwerkzeug (17) der Widerstandsschweißanlage, insbesondere eine/die Drahtmaterialeinlegeeinheit, eingerichtet ist zum Zuführen des Drahtmaterials von der Drahtmaterialbereitstelleinheit (30) bis zur bestimmungsgemäßen Endposition zwischen den Metallfolien und eingerichtet ist zum Einlegen von Drahtmaterial mit einer Dicke oder einem Durchmesser von weniger 500µm, insbesondere im Bereich von 150µm bis 500µm, in der bestimmungsgemäßen Endposition.
Widerstandsschweißanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mittels des Drahtmaterials der Verlauf der Schweißnaht zum dauerhaften Verbinden der ersten und zweiten Metallfolie mittelbar über das Drahtmaterial in Funktion als Hilfsfügepartner definierbar ist.
Widerstandsschweißanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der geometrische Verlauf des Drahtmaterials mit der Geometrie wenigstens einer Schweißelektrode (19, 19a, 19b) der Widerstandsschweißanlage abgestimmt ist, insbesondere bei korrespondierender Geometrie der Schweißelektrode oder eines Druckstempels der Schweißelektrode.
Widerstandsschweißanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Widerstandsschweißanlage eingerichtet ist zum Widerstandsschweißen von zwei Metallfolien (1a, 1b) jeweils mit einer Dicke von weniger als 150µm oder weniger als 100µm oder weniger als 50µm und dazwischen angeordnetem und als Hilfsfügepartner fungierendem Drahtmaterial (2), wobei die jeweilige Metallfolie zumindest im Bereich der Schweißung vollständig plan/eben ausgestaltet ist, wobei das Drahtmaterial eine Dicke im Bereich von 150µm bis 600µm aufweist, und wobei die Druckkrafteinheit eingerichtet ist zum Aufbringen einer Druckkraft im Bereich von 1kN bis 500kN.
Widerstandsschweißanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei wenigstens einer der folgenden Parameterbereiche für den Schweißvorgang einstellbar ist und wahlweise auch beim Schweißen aktiv regelbar ist: Druckparameter für eine Druckkraft im Bereich von 1kN bis 500kN, Energieparameter für eine Schweißenergie im Bereich von 1kJ bis 240kJ und/oder für einen Schweißstrom im Bereich von 1kA bis 2.000kA, erster Materialparameter betreffend die Dicke der Metallfolie(n) im Bereich von 50µm bis 500µm, zweiter Materialparameter betreffend die Dicke des Drahtmaterials im Bereich von 100µm bis 600µm, mit dem zweiten Materialparameter bevorzugt in Abhängig vom ersten Materialparameter.
Steuerungs-/Regelungseinheit (20) für eine Widerstandsschweißanlage (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuerungs-/Regelungseinheit eingerichtet ist zum Steuern/Regeln des Widerstandsschweißvorgangs einschließlich des Haltens und Positionierens von wenigstens zwei Metallfolien und eingerichtet ist zum Steuern/Regeln des Positionierens von Drahtmaterial (2) zwischen eine/die erste und zweite Metallfolie (1a, 1b) oder des Einlegens von bereits auf einer der Metallfolien angeordnetem Drahtmaterial an einer vordefinierten Relativposition relativ zur ersten und zweiten Metallfolie vor dem Aufbringen der Druckkraft und vor dem Aufbringen der Schweißenergie.
Metallfolienanordnung aufweisend wenigstens zwei geometrisch geprägte oder vordefinierte Metallfolien, insbesondere Bipolarplatten, mit einer Dicke von jeweils maximal 500µm, insbesondere maximal 250µm oder maximal 150µm, hergestellt durch Widerstandsschweißen, insbesondere KE-Schweißen oder MF-/MFDC-Schweißen, der Metallfolien, indem die Metallfolien mit/durch als Hilfsfügepartner fungierendem Drahtmaterial anstelle an einem geprägten Buckel miteinander verschweißt werden, insbesondere mit Drahtmaterial mit einer zumindest annähernd konstanten Materialstärke im Bereich von 150µm bis 600µm, wobei das Drahtmaterial als wenigstens ein Hilfsfügeelement zum Vorgeben der Fügeflächen und damit auch der geometrischen Kontur einer/der Schweißung vor dem Verschweißen zwischen die Metallfolien eingelegt wird und daraufhin in Sandwich-Anordnung zwischen den Metallfolien stoffschlüssig verbunden wird.
Metallfolienanordnung nach Anspruch 9, wobei das Drahtmaterial im Bereich eines planen/ebenen Abschnitts der jeweiligen Metallfolie, insbesondere in einem Bereich ohne Schweißbuckel oder Sicke, eingelegt wird und in diesem Bereich verschweißt wird.
Metallfolienanordnung nach einem der Ansprüche 9 oder 10, wobei das Drahtmaterial aus Metall besteht, bevorzugt aus Stahl, insbesondere aus nichtrostendem Ferrit oder Austenit.
Metallfolienanordnung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei das Drahtmaterial in einer Kontur oder Konfektionierung aus der folgenden Gruppe vorliegt: nahezu vollständig umlaufende ringförmige oder rechteckige Kontur mit zwei freien Enden oder zwei Kontaktstellen zu einem weiteren Drahtabschnitt; zwei Paare von zumindest annähernd geradlinig verlaufenden Drahtabschnitten mit zwei jeweils freien Enden oder Kontaktstellen; vollständig geschlossene umlaufende ringförmige oder rechteckige Kontur mit Fügestelle; zwei einzelne Drahtabschnitte, insbesondere in spiegelsymmetrischer Anordnung mit U-förmiger Kontur, jeweils mit zwei freien Enden oder zwei Kontaktstellen.
Brennstoffzelle mit wenigstens einer Metallfolienanordnung in Ausgestaltung als Bipolarplatten nach einem der Ansprüche # oder #, insbesondere Brennstoffzelle mit wenigstens einer Metallfolienanordnung hergestellt durch Widerstandsschweißen von Drahtmaterial als Hilfsfügepartner zwischen Metallfolien mit einer Dicke von jeweils weniger als 500µm.
Verwendung eines separaten Drahtmaterials als Hilfsfügepartner anstelle eines geprägten Buckels, insbesondere mit einer zumindest annähernd konstanten Materialstärke im Bereich von 100µm bis 600µm, als wenigstens ein Hilfsfügeelement zum Definieren der Fügeflächen und damit der geometrischen Kontur einer/der Schweißung zwischen Metallfolien mit einer Dicke von jeweils weniger als 500µm, insbesondere weniger als 250µm oder weniger als 150µm oder weniger als 100µm oder weniger als 50µm, wobei das Drahtmaterial gemäß der Kontur der zu erzielenden Schweißung entweder vorgeformt ist oder in einem Schweißwerkzeug mit entsprechender Funktionalität die gewünschte Kontur erhält, und wobei das Drahtmaterial vor dem Verschweißen zwischen die Metallfolien in eine bestimmungsgemäße Endposition eingelegt wird und daraufhin in Sandwich-Anordnung zwischen den Metallfolien durch Widerstandsschweißen stoffschlüssig verbunden wird.
Verwendung eines separaten Drahtmaterials als Hilfsfügepartner, insbesondere mit einer zumindest annähernd konstanten Materialstärke im Bereich von 100µm bis 600µm, wobei mittels des Drahtmaterials wenigstens ein Hilfsfügeelement zum Definieren der Fügeflächen und damit der geometrischen Kontur einer/der Schweißung zwischen planen/ebenen Metallfolien mit einer Dicke von jeweils weniger als 500µm, insbesondere weniger als 250µm oder weniger als 150µm oder weniger als 100µm oder weniger als 50µm, bei der Herstellung von Metallfolienanordnungen in Ausgestaltung als Bipolarplatten bereitgestellt wird, insbesondere zur Bereitstellung von Bipolarplatten für Brennstoffzellen, wobei das Drahtmaterial gemäß der Kontur der zu erzielenden Schweißung vorgeformt vor dem Verschweißen zwischen die Metallfolien gelegt wird und daraufhin in Sandwich-Anordnung zwischen den Metallfolien durch Widerstandsschweißen, insbesondere KE-Schweißen oder MF-/MFDC-Schweißen, stoffschlüssig verbunden wird.
Computerprogrammprodukt umfassend Befehle, die bei Ausführung des Computerprogrammproduktes auf einem Computer diesen dazu veranlassen, ein Verfahren zum Widerstandsschweißen von Drahtmaterial als Hilfsfügepartner zwischen Metallfolien mit einer Dicke von jeweils weniger als 500µm auf dem Computer auszuführen, insbesondere Computerprogrammprodukt eingerichtet zum Steuern/Regeln eines zumindest teilweise automatisierten Vorgangs des Haltens und Einlegens/Positionierens von Drahtmaterial zwischen einer erste und zweite Metallfolie vor dem Aufbringen einer Druckkraft und vor dem Aufbringen einer Schweißenergie beim Widerstandsschweißen.