WO2022128510A1 - Method for producing assemblies and use of a separating means - Google Patents

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WO2022128510A1
WO2022128510A1 PCT/EP2021/083988 EP2021083988W WO2022128510A1 WO 2022128510 A1 WO2022128510 A1 WO 2022128510A1 EP 2021083988 W EP2021083988 W EP 2021083988W WO 2022128510 A1 WO2022128510 A1 WO 2022128510A1
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WO
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components
separating
fluid
assemblies
fibers
Prior art date
Application number
PCT/EP2021/083988
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German (de)
French (fr)
Inventor
Wilfried Behr
Dirk Federmann
Holger Janssen
Walter Zwaygardt
Sebastian HOLTWERTH
Martin Müller
Markus Stähler
Original Assignee
Forschungszentrum Jülich GmbH
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Publication date
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    • B23K20/00Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/22Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating taking account of the properties of the materials to be welded
    • B23K20/233Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating taking account of the properties of the materials to be welded without ferrous layer
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    • B23K20/02Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating by means of a press ; Diffusion bonding
    • B23K20/023Thermo-compression bonding
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    • B23K2103/00Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/08Non-ferrous metals or alloys
    • B23K2103/14Titanium or alloys thereof

Definitions

  • the invention relates to a method for producing at least one assembly by welding, in particular by diffusion welding, and the use of a separating agent.
  • the assembly is produced by joining at least two components while applying a force.
  • Components that are not intended to be joined are physically separated from one another with a release agent.
  • Solid separating plates e.g. B. ceramic materials can be used. Separating plates are placed between the components that are not to be connected before the components are connected. Ceramic materials can be used as separator plates or as a coating. It can e.g. B. ceramic coated sheets or press surfaces can be used. Ceramic materials can also be used directly for coating the surfaces of the components that are not to be connected. For example, alumina or boron nitride can be used. These substances can be suspended as a powder in water, for example, in order to then apply them to the surfaces that are not to be joined. This can be done, for example, with a brush, a roller or by spraying.
  • a component has a porous surface through which a defined material flow is to be generated during later use.
  • porous surface can also be open structures such as grids, nets, channels and cavities of all kinds into which particles can get. These cannot be removed or can only be removed with difficulty and can impair the function of the manufactured assembly. With porous surfaces, scorching and warping can create additional problems.
  • the object is achieved by the method for producing at least one assembly according to claim 1 and by using a separating agent according to the independent claim. Refinements are specified in the dependent claims.
  • a method for producing at least one assembly by welding is used to solve the task. At least two components are joined together by applying a force acting along an axis. Adjacent items along the axis that are not intended to be joined together are separated from each other with a separating agent.
  • the release agent includes fibers or graphene.
  • a release agent comprising fibers has a number of advantages. On the one hand, such a release agent does not burn into the surface. It therefore does not affect the quality of the surface. Furthermore, after joining, such release agents can be detached from the surface in a particularly simple manner and without leaving any residue. In this way the components can be easily removed from each other and from the press plates and the release agent can be easily removed from the corresponding surfaces.
  • the fibers allow the release agent to hold together particularly well, so that no residues remain. Due to the good cohesion, no particles get into cavities or porous structures of the components or the assemblies to be manufactured, so that the risk of contamination is significantly reduced.
  • the release agent comprises at least one fiber and in particular a multiplicity of fibers.
  • At least one assembly is produced from at least two components.
  • An assembly comprises the at least two objects connected to one another.
  • the components are joined by the force.
  • the components for the production of the assembly are positioned between two pressing elements and are subjected to the force by means of these, so that the force acts between the contact surfaces of the components to be joined.
  • pressing plates are used as pressing elements, which have a certain rigidity and in this way generate a very uniform force distributed over their surface.
  • At least one of the press plates is pressed along the axis in the direction of the other press plate by a mechanical press, which can comprise, for example, a plurality of movable stamps. Both press plates are used to exert force on the components to be joined. The movement can in particular take place automatically via force and/or displacement control.
  • the axis is an imaginary axis that runs along the effective direction of the force.
  • the components to be joined are located between the press plates so that the axis runs through the components.
  • the axis can be aligned horizontally or, preferably, vertically.
  • the components to be joined are stacked or arranged one above the other or next to one another.
  • Several component stacks can be arranged next to each other between two press plates in order to produce several assemblies in parallel. In this case, several axes run between the two press plates through all the components of the assemblies to be joined.
  • the contact surfaces of the components to be joined, on which the components make contact, run at an angle, in particular perpendicularly, to the axis.
  • the axis runs through the contact surfaces. Adjacent contact surfaces of components to be joined run in particular parallel to one another. If more than two components are joined to form an assembly, the more than two components are arranged adjacent to each other along the axis.
  • the axis runs through all components to be joined together. The components are thus arranged on the axis.
  • the separating means is also arranged on the axle; the axis thus runs through the release agent.
  • the objects that are not intended to be joined to one another are in particular a component and a press plate and/or two adjacent components that are different assemblies.
  • the separating means can be fixedly arranged on one or both press plates, so that the surface of the component adjacent to the press plate facing the press plate is physically separated from the press plate.
  • Adjacent objects that are not intended to be joined together are physically separated from one another by means of the separating means.
  • the separating agent thus prevents direct contact between the adjacent components.
  • the separating means is arranged areally between the adjacent components, so that physical contact between the components is prevented. In this way, undesired welding of these adjacent components is prevented.
  • the separating agent is arranged between the adjacent components that are not to be joined before the start of the welding process.
  • Joining is done by welding. Accordingly, the components are permanently connected to one another using heat and/or pressure. A material connection is created.
  • the parting agent according to the invention can be used in any welding process in which components are produced by joining with the application of a force acting along an axis.
  • the separating agent can be used particularly advantageously in diffusion welding, since the high temperatures in the area of objects that are not to be joined together place particularly high demands on a separating agent.
  • Fibers are linear structures that consist of a fibrous material and have an external fibrous shape.
  • the fibers are thin in relation to their length. They have a length to diameter ratio of >5:1, in particular >10:1.
  • the fibers can appear in a composite. Basically, the material of the fibers is of secondary importance.
  • Carbon nanotubes are also fibers within the meaning of the invention. Carbon nanotubes can also be arranged around other fibers.
  • the fibers have a diameter that is greater than 1 ⁇ m, in particular greater than 5 ⁇ m, preferably greater than 10 ⁇ m and/or less than 50 ⁇ m, in particular less than 30 ⁇ m, preferably less than 20 ⁇ m.
  • the release agent comprises fibers in a volume and/or mass fraction of more than 10%, preferably more than 25% and in one embodiment more than 50%.
  • Graphene offers the same advantages due to its mechanical properties. Graphene is used in particular as a monolayer or thin layer.
  • a release agent containing or consisting of graphene is coated on both sides of a release plate. The separating plate together with the separating means can be arranged between the objects that are not to be joined together.
  • a number of assemblies are produced from at least two components each.
  • the separator is positioned between adjacent components positioned along the axis.
  • multiple assemblies are manufactured in such a way that they are jointly subjected to the force acting along the axis.
  • Several groups of components, each of which is to be joined to form an assembly are arranged on the axis. They are exposed to the force together.
  • multiple assemblies are manufactured in series.
  • a large number of assemblies can be manufactured efficiently and quickly, for example in one furnace run.
  • the assemblies are manufactured in a batch operation, which includes, for example, vacuuming and/or heating and therefore requires a certain lead time.
  • a significant increase in efficiency can be achieved through the simultaneous manufacture of a large number of assemblies in one kiln run.
  • High throughputs can be achieved in particular with flat components and/or assemblies. .
  • the production of the several assemblies takes place in particular at the same time and/or in one work step.
  • adjacent objects that are not intended to be joined to one another are two adjacent components which are arranged along the axis and belong to different assemblies.
  • the contact surfaces of the components to be joined typically run at an angle, in particular perpendicularly, to the axis.
  • the separating agent is also arranged on the axis, so it cuts it.
  • the separating means runs perpendicular to the axis.
  • the adjacent components which are separated by the separating agent, belong to different assemblies. Neighboring components that are not to be joined are physically separated from one another by the separating agent.
  • the separating agent thus prevents direct contact between the adjacent components. on this prevents undesired joining of these adjacent components.
  • the separating agent is arranged between the adjacent components that are not to be joined before the start of the welding process. This prevents unwanted welding of these components during the welding process.
  • an increased temperature prevails at least in the contact area of components to be joined together.
  • the assembly groups are joined in an atmosphere with an elevated temperature.
  • the temperature of the atmosphere is between 500°C and 1000°C.
  • the atmosphere means the environment of the components or assemblies. It can be a gas atmosphere in which a gas or gas mixture with the elevated temperature is present. For example, it can be an atmosphere of at least one inert gas, for example argon and/or nitrogen. It can be a vacuum atmosphere.
  • the temperature of the atmosphere is greater than 400°C, in particular greater than 600°C and preferably greater than 700°C. In one embodiment, the temperature is less than 1200°C, in particular less than 950°C and preferably less than 850°C. In another embodiment, in particular for joining titanium components, the temperature of the atmosphere is between 800°C and 1200°C.
  • the temperature is lower than the melting point of the material or materials of the components. In one embodiment, the temperature is greater than 40%, in particular greater than 50%, preferably greater than 60% of the melting point of the material of the components. In one embodiment, the temperature is less than 95%, in particular less than 90%, typically less than 80% of the melting point of the material of the components. This enables a firm connection with minimal deformation of the components at the same time.
  • the assemblies are manufactured in an oven. This can generate the atmosphere with increased temperature.
  • the components to be joined, the release agent and the press plates are arranged in the oven.
  • the increased temperature facilitates and accelerates the joining.
  • diffusion welding the joining takes place at high pressure and high temperature in a vacuum or under a inert gas atmosphere. Very high joint qualities are achieved since the properties of the assembly in and around the welding area are at least approximately the same as the properties of the component material before welding.
  • the components are exposed to a vacuum at least for certain periods of time.
  • a vacuum means a pressure reduced by at least 90%, in particular by at least 99%, compared to atmospheric pressure.
  • the production of the at least one subassembly takes place in the vacuum, at least for certain periods of time.
  • the pressure can be below 10' 4 mbar.
  • the vacuum prevents contamination and thus enables particularly clean connections with high quality.
  • the diffusion of the particles is also improved.
  • the oxygen partial pressure is reduced, so that oxidizable objects such as components or release agents do not oxidize. In this way, a high quality of the manufactured components and an effective function of the release agent are guaranteed.
  • the components are exposed to an inert gas atmosphere at least for some periods of time.
  • the method is carried out in a vacuum oven. This can generate an increased temperature and a vacuum, so that the components can be joined particularly efficiently.
  • the release agent is a flat solid.
  • a flat solid is a solid whose extent in the first direction is many times smaller than the extents in the second and third directions. All three directions are perpendicular to each other.
  • the expansion in the first direction is, for example, more than 0.001%, in particular more than 0.01% and/or, for example, less than 10%, in particular less than 1%, of the expansion in the second and third direction.
  • Flat solids are particularly easy to handle and position between the respective objects.
  • the flat solid is aligned perpendicular to the axis.
  • the planar solid has a flexibility that bends through an angle of 90° on a Distance of 20 cm, in particular 10 cm and preferably 5 cm allows. Such a flexible release agent can be detached from the objects in a particularly simple manner.
  • the extent of the fibers along the surface of the flat solid is greater than the extent of the fibers perpendicular to the surface of the flat solid. In particular, this applies when averaged over all fibers.
  • the extent along the surface may exceed the extent perpendicular to the surface by a factor of at least 5.
  • the fibers are at least substantially aligned along the face.
  • the components from which an assembly is made are made of the same material. In one embodiment, all components are made from the same material.
  • the release agent includes carbon fibers.
  • Carbon fibers also referred to as carbon filaments, have proven to be particularly easy to remove from the components, even after the application of large forces. They are readily available and easy to use.
  • carbon fibers have the advantage that they cause very little burn-in or imprints in the components.
  • assemblies with surfaces that must have certain properties in order to fulfill a specific function for example sealing surfaces with low tolerances in terms of surface roughness, can be produced in particularly high quality in this way.
  • Carbon fibers are also particularly temperature-resistant. This assumes that the oxygen partial pressure is sufficiently low that the carbon does not oxidize or burn. In one embodiment of the method, the oxygen partial pressure is so low that carbon fibers do not oxidize or only oxidize to a negligible extent.
  • the separating agent also contains an agent which reduces the adhesion of the separating agent to the surface of the object.
  • the release agent is subjected to a surface treatment in order to reduce the adhesion of the release agent to the surface of the object.
  • the adhesive properties of the separating agent are changed in such a way that adhesion to the surface of the objects to be separated is reduced even further becomes.
  • the release agent can be coated with an agent.
  • such an agent, in particular PTFE is applied to the material containing fibers as a spray.
  • Graphene can also be used to further reduce adhesive properties.
  • graphene can be applied to a material containing fibers, for example.
  • the surface properties of the release agent are changed by a thermal, chemical and/or mechanical process. The suitable selection is made in particular taking into account the environmental conditions.
  • the release agent also contains an agent that changes the porosity or surface structure of the release agent.
  • the release agent is subjected to processing that achieves this effect. In this way, the adhesive properties and/or the surface structure of the assemblies can be changed or specifically adjusted after the joining process.
  • a fleece, paper or fabric containing the fibers is used as the release agent.
  • Fleeces, papers and fabrics containing fibers are readily available and technically easy to use.
  • such materials have the advantage of a firm cohesion. This means that only a few release agent particles and release agent particles, such as fibers, can be easily detached from the surfaces.
  • the fleece is, in particular, a flat solid body that contains disordered fibers that extend three-dimensionally in space.
  • the extent of the fibers along the direction of expansion of the fleece is in particular greater than the extent transverse to the direction of expansion.
  • a paper can contain a binder that crosslinks the fibers together.
  • the fibers of a paper can essentially extend in a straight line and/or in one plane. You can cross.
  • a woven fabric may contain fibers arranged as warp and weft threads. These are arranged to cross each other. In particular, the fibers are each arranged in bundles. In one embodiment, the fibers are oriented. This can be particularly the case with paper and tissue. In this case, the fibers essentially extend along the plane of the paper or fabric. Due to the flexibility and the cavities that may be located between the fibers, the fabrics containing the fibers mentioned can be handled particularly easily.
  • a carbon fiber fleece, carbon fiber paper or carbon fiber fabric is used.
  • the release agent is used in the form of a mat.
  • the mat can include fabric, mesh and/or scrims such as multiaxial scrims made of carbon fibers.
  • the components are metallic components.
  • the components are made of titanium.
  • Metallic components can be welded to one another particularly well using the method according to the invention. Due to its mechanical properties and its strength, electrical conductivity and corrosion resistance, titanium is particularly suitable for certain applications such as monopolar plates and bipolar plates, for example for electrolysis. Alternatively, corrosion-resistant steel can also be used.
  • the at least one assembly is a bipolar plate or a monopolar plate, for example an anode-side monopolar plate or a cathode-side monopolar plate, for forming an electrolysis or fuel cell stack.
  • Bipolar plates or bipolar plate arrangements fulfill a sealing function on the outside, which is necessary for the functioning of the electrolyzer or the fuel cell. The demands on the surfaces are therefore particularly high here. The required accuracies can only be met with difficulty using conventional methods, so that the use of the release agent according to the invention offers particular advantages in assemblies of this type.
  • cavities or porous structures are present inside a bipolar plate, which enable transport processes in the electrolysis or fuel cell stack. Due to the release agent containing fibers, there is no longer any risk of contamination.
  • the bipolar plate can also be referred to as a bipolar plate assembly.
  • a separating device, two flow distributor units and frame elements can be used as components for the production of bipolar plates.
  • a one-piece bipolar plate arrangement for forming an electrolysis or fuel cell stack results as the manufactured component arrangement.
  • the bipolar plate includes a structure that the catalyst-coated membrane connects, with the structure serving for the fluidic supply and discharge as well as the coarse and fine distribution of the reaction educts and products.
  • the assembly can also be a separator plate for a battery.
  • the bipolar plate includes the following components, which are joined together:
  • a metallic separator which is designed to produce a fluid-tight seal between an anode side and a cathode side and which is provided with fluid supply channels and fluid discharge channels on both the anode and cathode sides,
  • each flow distributor unit being designed to distribute a fluid supplied to it via the separator between the fluid supply channels and the fluid discharge channels
  • the separating device can consist of a single separating plate unit or can comprise two separating plate units which are firmly connected to one another.
  • the flow distributor units can be made from layers having recurring passages, in particular from layers in the form of expanded metals, woven fabrics and/or non-woven fabrics.
  • the size of the passages of at least one flow distributor unit, in particular both flow distributor units, can increase in the direction of the separating device.
  • a metallic gas diffusion layer can be fastened to one of the flow distributor units from the outside, in particular by means of soldering or welding, preferably to the flow distributor unit arranged on the anode side.
  • the Separator may be provided with through-holes positioned in alignment with the through-openings of the frame members and connecting them to the fluid supply channels and fluid discharge channels of the separator.
  • the components, in particular the separating device and the frame elements have essentially rectangular outer circumferences. In particular, the outer circumferences are designed to be congruent.
  • the anode-side fluid supply channels and the anode-side fluid discharge channels are arranged opposite to each other, and the cathode-side fluid supply channels and the cathode-side fluid discharge channels are arranged opposite to each other.
  • the fluid supply ducts on the anode side and the fluid supply ducts on the cathode side can be arranged offset from one another by 90°.
  • the fluid supply channels and the fluid discharge channels are provided in the form of grooves formed on the anode-side and cathode-side surfaces of the separator, which grooves extend inward from the through-holes.
  • a multi-layer structure is arranged between the adjacent objects that are not intended to be joined to one another.
  • the multi-layer structure includes a partition plate and parting means disposed on both sides of the partition plate.
  • the multi-layer structure includes, in this order, a first separator, a separator plate, and a second separator.
  • the multi-layer structure consists of the three layers mentioned.
  • the separating plate is suitable for distributing compressive forces that act selectively on a first side over a large area on the other side.
  • the partition panel is in particular a rigid partition panel. It preferably enables the most uniform possible distribution of compressive forces. A mutual mechanical influence of the stacked modules is thus reduced or prevented.
  • the separator plate has at least a stiffness equivalent to that of a 1mm thick steel plate.
  • the partition plate can be a mineral partition plate. In particular, it is a solid partition plate. This configuration enables a particularly uniform loading or application of force to the components, even with a large number of assemblies to be manufactured in series, so that high quality can be guaranteed when many assemblies are manufactured quickly.
  • the separating means is arranged directly between the adjacent objects that are not intended to be joined together.
  • the two adjacent objects contact different sides of the same release agent. Accordingly, no additional separating plate is arranged here. In this way, the stack to be processed is lower and more assemblies can be manufactured in series.
  • a further aspect of the invention is the use of a separating means for separating two adjacent objects in a method for producing at least one assembly by welding.
  • the release agent includes fibers or graphene.
  • at least two components are joined together by applying a force acting along an axis.
  • a number of assemblies are produced in the method and the parting agent is arranged between components of different assemblies.
  • a number of assemblies, each consisting of a number of components, are produced simultaneously and/or in series, and the release agent is arranged between the individual assemblies.
  • the adjacent objects are components that are not intended to be joined together.
  • Figure 1 a first schematic representation of components to be welded
  • FIG. 2 a representation of the components from FIG. 1 during welding
  • Figure 3 a second schematic representation of components to be welded
  • FIG. 4 a third schematic representation of components to be welded
  • Figure 5 a first embodiment of a separating means
  • FIG. 6 a second exemplary embodiment of a separating agent
  • FIG. 7 a third exemplary embodiment of a separating agent.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a step for carrying out the method according to the invention.
  • Two press plates 25 of a mechanical press (not shown) are shown.
  • the pressing plates 25 can be moved towards one another along the axis 20 and in this way exert a force aligned along the axis 20 .
  • Components 10 of two assemblies to be produced are arranged between the pressing plates 25 .
  • Above and below a separating means 30 are two components 10 shown schematically, namely metal plates, are arranged.
  • the upper two components 10 are to be joined to form an upper assembly and the lower two components are to be joined to form a lower assembly.
  • the parting agent 30 is located between components 10 that are not to be joined together. This is brought to the desired positions before welding and serves as a physical separation of the surfaces that are not to be joined.
  • the separating means 30 thus separates adjacent objects 15 which are arranged along the axis 20 and are not intended to be joined to one another. In FIG. 1, these objects are adjacent components 10 of different assemblies. Components 10 arranged along an axis 20 and separating means 30 located between them can also be referred to as a component stack.
  • FIG. 2 shows the joining of the assemblies by means of a force F.
  • the force F is exerted on the stack of components by the pressure plates 25 described above.
  • the Contact surfaces of the components 10 to be joined run perpendicularly to the axis, ie perpendicularly to the direction of action of the force.
  • the joining takes place by diffusion welding in a vacuum furnace (not shown), which sets a vacuum with a pressure between 10 -5 mbar and 10 -4 mbar and a temperature between 700°C and 800°C. In this way, an assembly 12 is formed from two components 10 each.
  • the resulting weld area 28 is highlighted in FIG.
  • the stacking described allows two assemblies to be produced simultaneously and in one process step.
  • the components 10 of the two assemblies to be joined are all arranged along the axis 20, so the respective assemblies are manufactured in series. This increases the throughput and efficiency of the process.
  • at least 5 assemblies, in particular at least 10 assemblies are produced in series.
  • the release agent 30 is outside of the components 10 to be joined between the outer component and the press plate 25. This prevents the component from adhering to the press plate, being connected to the press plate, being deformed by the press plate and from any adhering parts impurities is contaminated.
  • the adjacent objects 15 that are not intended to be joined to one another are each a component 10 and a press plate 25.
  • FIG. 4 schematically shows a structure for the simultaneous manufacture of ten assemblies. Of these, 5 assemblies are produced in series and the two corresponding stacks of components are arranged next to one another, ie parallel, between the pressing plates 25 . An axis 20 runs through each of the component stacks, along which a force is exerted for joining the respective assemblies.
  • the pressing device comprises pressing rams 26 which are arranged outside of the pressing plates 25 and which can be moved relative to one another along the axes 20 in order to apply the force for joining the assemblies.
  • All components 10 each consist of titanium.
  • the upper assemblies are made of three components 10 each.
  • the assemblies to be joined from this are bipolar plates 40 for forming an electrolysis or fuel cell stack.
  • the other assemblies are made from two components 10 each.
  • the components 10 located directly below the components 10 for the production of the bipolar plates 40 are used to produce an anode-side monopolar plate 42.
  • the components 10 located at the very bottom are used to produce a cathode-side monopolar plate 44. In this way, the relevant components required for an electrolyzer can be produced in one process step.
  • Bipolar plates 40 can be produced, for example, from a metallic separating device, two metallic flow distributor units and metallic frame elements to be connected to the separating device in a fluid-tight manner.
  • a separating means 30 is located between adjacent objects 15 that are not to be joined together. Between the upper press plate 25 and the uppermost component 10 there is a flexible, flat solid 32 as the separating means 30, namely a fleece containing or consisting of carbon fibers , also known as carbon fiber fleece. This is arranged directly between the respectively adjacent objects 15 . In this way, after the diffusion welding, the objects can be detached from one another and from the respective separating means 30 in a simple manner and—possibly after simple cleaning—without leaving any residue.
  • a multi-layer structure 34 is arranged in each case between the outer components 10 of the respective assemblies to be produced in series.
  • the multi-layer structure 34 comprises two separating means 30 between which a separating plate 36 is arranged.
  • the separating means 30 are also flat solids 32 and can also be in the form of a fleece made of carbon fibers.
  • the two release agents 30 of the multi-layer structure 34 are of the same type. They can be attached to the partition plate 36 .
  • the partition plate 36 is a stainless steel plate with a thickness between 1 mm and 10 mm. It has sufficient rigidity to prevent the adjacent components 10 from influencing each other mechanically.
  • FIG. 5 shows a first exemplary embodiment of a multi-layer structure 34 for separating adjacent objects during diffusion welding, so that they are not joined to one another.
  • the multi-layer structure 34 consists of two separating means 30 between which a separating plate 36 is arranged.
  • the separating means 30 are flat solid bodies 32 containing carbon fibers. They can be designed as fleece, paper or fabric with or made of carbon fibers.
  • the separating means 30 arranged on the two sides of the separating plate 36 can be different be.
  • the partition plate 36 is a solid component for distributing compressive forces as evenly as possible.
  • the rigidity of the partition plate 36 is at least that of a 3 mm thick steel plate.
  • FIG. 6 shows a second exemplary embodiment of a multilayer structure 34.
  • a monolayer or a thin layer of graphene is arranged on both sides of a separating plate 36.
  • the exemplary embodiment of a separating means 30 illustrated in FIG. 7 is a single layer of fabric made from carbon fibers. In this case, a large number of fibers are combined as a bundle. The bundles are arranged perpendicularly to each other as warp and weft threads and alternately cross over and under each other. The alignment of the fibers essentially corresponds to the alignment of the fabric.

Abstract

The invention relates to a method for producing at least one assembly by welding, in particular by diffusion welding, and to the use of a separating means. In a method for producing at least one assembly (12) by welding, at least two components (10) are joined together by application of a force (F) acting along an axis (20). Adjacent objects (15) which are arranged along the axis (20) and which are not to be joined together are kept separate from one another using a separating means (30). The separating means (30) comprises fibers or graphene. A separating means of this kind does not penetrate into the surface, does not impair the quality of the surface, and, after the joining operation, can be removed from the surface easily and without leaving any residue.

Description

Verfahren zur Herstellung von Baugruppen und Verwendung eines Trennmittels Process for manufacturing assemblies and use of a release agent
Beschreibung description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung zumindest einer Baugruppe durch Schweißen, insbesondere durch Diffusionsschweißen, sowie eine Verwendung eines Trennmittels. The invention relates to a method for producing at least one assembly by welding, in particular by diffusion welding, and the use of a separating agent.
Bei einem Verfahren zur Herstellung einer Baugruppe durch Schweißen, insbesondere durch Diffusionsschweißen, wird die Baugruppe durch Fügen zumindest zweier Bauteile unter Aufbringung einer Kraft hergestellt. Bauteile, die nicht miteinander gefügt werden sollen, sind mit einem Trennmittel physisch voneinander getrennt. In a method for producing an assembly by welding, in particular by diffusion welding, the assembly is produced by joining at least two components while applying a force. Components that are not intended to be joined are physically separated from one another with a release agent.
Als Trennmittel können feste Trennplatten, z. B. keramische Materialien, verwendet werden. Trennplatten werden vor dem Verbinden der Bauteile zwischen nicht zu verbindende Bauteile gelegt. Keramische Materialien können als Trennplatten oder auch als Beschichtung verwendet werden. Es können z. B. keramisch beschichtete Bleche oder Pressflächen genutzt werden. Auch können keramische Materialien direkt zur Beschichtung der nicht zu verbindenden Oberflächen der Bauteile genutzt werden. Beispielsweise können Aluminiumoxid oder Bornitrid verwendet werden. Diese Stoffe können als Pulver beispielsweise in Wasser suspendiert werden, um sie anschließend auf die nicht zu fügenden Flächen aufzubringen. Dies kann beispielsweise mit einem Pinsel, einer Rolle oder durch Sprühen erfolgen. Solid separating plates, e.g. B. ceramic materials can be used. Separating plates are placed between the components that are not to be connected before the components are connected. Ceramic materials can be used as separator plates or as a coating. It can e.g. B. ceramic coated sheets or press surfaces can be used. Ceramic materials can also be used directly for coating the surfaces of the components that are not to be connected. For example, alumina or boron nitride can be used. These substances can be suspended as a powder in water, for example, in order to then apply them to the surfaces that are not to be joined. This can be done, for example, with a brush, a roller or by spraying.
Die genannten Verfahren haben einige Nachteile. Zunächst ist ein glatter flächiger Auftrag des Trennmittels kaum möglich. Somit entstehen Strukturen auf den Oberflächen, die bei Kontakt mit benachbarten Bauteiloberflächen Abdrücke bzw. Verformungen hervorrufen und/oder einbrennen. Besonders bei Oberflächen, die bestimmte Anforderungen hinsichtlich ihrer Oberflächenbeschaffenheit erfüllen müssen, ist so eine geforderte Qualität nur schwer einzuhalten. Beispielsweise haben Dichtflächen sehr geringe Toleranzen hinsichtlich ihrer Rauigkeit bzw. Ebenheit. Durch ein Einbrennen entstehen Probleme bei der anschließenden Trennung des Trennmittels von dem gefügten Bauteil. Wenn das Trennmittel fest mit dem Bauteil verbunden ist, muss es durch eine aufwändige mechanische Nachbearbeitung entfernt werden. Darüber hinaus können Partikel des Trennmittels in Öffnungen der Bauteile gelangen. Beispielsweise weist ein Bauteil eine poröse Oberfläche auf, durch die bei der späteren Nutzung ein definierter Stoffstrom erzeugt werden soll. Auch können offene Strukturen wie Gitter, Netze, Kanäle und Hohlräume aller Art vorhanden sein, in die Partikel gelangen können. Diese sind nicht oder nur schwer entfernbar und können die Funktion der hergestellten Baugruppe beeinträchtigen. Bei porösen Oberflächen können Einbrennen und Verformungen zusätzliche Probleme hervorrufen. The methods mentioned have some disadvantages. First of all, a smooth, flat application of the release agent is hardly possible. This creates structures on the surfaces that cause imprints or deformations and/or burn in when they come into contact with neighboring component surfaces. In the case of surfaces in particular, which have to meet certain requirements with regard to their surface quality, it is difficult to maintain such a required quality. For example, sealing surfaces have very low tolerances with regard to their roughness or evenness. Baking causes problems in the subsequent separation of the release agent from the joined component. If the release agent is firmly attached to the component, it has to be removed in a complex mechanical post-processing. In addition, particles of the release agent can get into openings in the components. For example, a component has a porous surface through which a defined material flow is to be generated during later use. There can also be open structures such as grids, nets, channels and cavities of all kinds into which particles can get. These cannot be removed or can only be removed with difficulty and can impair the function of the manufactured assembly. With porous surfaces, scorching and warping can create additional problems.
Es ist demnach die Aufgabe der Erfindung, ein weiterentwickeltes Verfahren zur Herstellung mehrerer Baugruppen sowie eine entsprechende Verwendung zur Verfügung zu stellen. It is therefore the object of the invention to provide a further developed method for producing a plurality of assemblies and a corresponding use.
Die Aufgabe wird gelöst durch das Verfahren zur Herstellung zumindest einer Baugruppe gemäß Anspruch 1 sowie durch die Verwendung eines Trennmittels gemäß dem nebengeordneten Anspruch. Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben. The object is achieved by the method for producing at least one assembly according to claim 1 and by using a separating agent according to the independent claim. Refinements are specified in the dependent claims.
Zur Lösung der Aufgabe dient ein Verfahren zur Herstellung zumindest einer Baugruppe durch Schweißen, insbesondere durch Diffusionsschweißen. Dabei werden zumindest zwei Bauteile unter Aufbringung einer entlang einer Achse wirkenden Kraft miteinander gefügt. Entlang der Achse angeordnete, benachbarte Gegenstände, die nicht miteinander gefügt werden sollen, sind mit einem Trennmittel voneinander getrennt. Das Trennmittel umfasst Fasern oder Graphen. A method for producing at least one assembly by welding, in particular by diffusion welding, is used to solve the task. At least two components are joined together by applying a force acting along an axis. Adjacent items along the axis that are not intended to be joined together are separated from each other with a separating agent. The release agent includes fibers or graphene.
Es hat sich erwiesen, dass ein Fasern umfassendes Trennmittel einige Vorteile mit sich bringt. Zum einen brennt ein solches Trennmittel nicht in die Oberfläche ein. Es beeinträchtigt somit die Qualität der Oberfläche nicht. Weiterhin sind derartige Trennmittel nach dem Fügen besonders einfach und rückstandsfrei von der Oberfläche lösbar. Auf diese Weise können die Bauteile einfach voneinander und von den Pressplatten entfernt werden und das Trennmittel kann einfach von den entsprechenden Oberflächen entfernt werden. Die Fasern ermöglichen einen besonders guten Zusammenhalt des Trennmittels, sodass keine Rückstände verbleiben. Auch gelangen aufgrund des guten Zusammenhalts keine Partikel in Hohlräume oder poröse Strukturen der Bauteile oder der herzustellenden Baugruppen, sodass die Gefahr der Kontamination deutlich verringert ist. Das Trennmittel umfasst mindestens eine Faser und insbesondere eine Vielzahl an Fasern. Es wird zumindest eine Baugruppe aus zumindest zwei Bauteilen hergestellt. Eine Baugruppe umfasst die zumindest zwei miteinander verbundenen Gegenstände. Insbesondere werden die Bauteile durch die Kraft gefügt. Insbesondere werden die Bauteile für die Herstellung der Baugruppe zwischen zwei Presselementen positioniert und mittels diesen mit der Kraft beaufschlagt, sodass die Kraft zwischen den Kontaktflächen der zu fügenden Bauteile wirkt. Insbesondere werden als Presselemente Pressplatten genutzt, die eine gewisse Steifigkeit aufweisen und auf diese Weise über ihre Fläche verteilt eine sehr gleichmäßige Kraft erzeugen. Zumindest eine der Pressplatten wird durch eine mechanische Presse, die beispielsweise mehrere verfahrbare Stempel umfassen kann, entlang der Achse in Richtung auf die andere Pressplatte gepresst. Beide Pressplatten dienen der Ausübung der Kraft auf die zu fügenden Bauteile. Die Bewegung kann insbesondere automatisiert über Kraft- und/oder Wegsteuerung erfolgen. It has been shown that a release agent comprising fibers has a number of advantages. On the one hand, such a release agent does not burn into the surface. It therefore does not affect the quality of the surface. Furthermore, after joining, such release agents can be detached from the surface in a particularly simple manner and without leaving any residue. In this way the components can be easily removed from each other and from the press plates and the release agent can be easily removed from the corresponding surfaces. The fibers allow the release agent to hold together particularly well, so that no residues remain. Due to the good cohesion, no particles get into cavities or porous structures of the components or the assemblies to be manufactured, so that the risk of contamination is significantly reduced. The release agent comprises at least one fiber and in particular a multiplicity of fibers. At least one assembly is produced from at least two components. An assembly comprises the at least two objects connected to one another. In particular, the components are joined by the force. In particular, the components for the production of the assembly are positioned between two pressing elements and are subjected to the force by means of these, so that the force acts between the contact surfaces of the components to be joined. In particular, pressing plates are used as pressing elements, which have a certain rigidity and in this way generate a very uniform force distributed over their surface. At least one of the press plates is pressed along the axis in the direction of the other press plate by a mechanical press, which can comprise, for example, a plurality of movable stamps. Both press plates are used to exert force on the components to be joined. The movement can in particular take place automatically via force and/or displacement control.
Die Achse ist eine gedachte Achse, die entlang der Wirkrichtung der Kraft verläuft. Die zu fügenden Bauteile befinden sich zwischen den Pressplatten, sodass die Achse durch die Bauteile hindurch verläuft. Die Achse kann horizontal oder, bevorzugt, vertikal ausgerichtet sein. Mit anderen Worten sind die zu fügenden Bauteile übereinander oder nebeneinander gestapelt bzw. angeordnet. Zwischen zwei Pressplatten können mehrere Bauteilstapel nebeneinander angeordnet sein, um mehrere Baugruppen parallel herzustellen. In diesem Fall verlaufen zwischen den beiden Pressplatten mehrere Achsen durch alle jeweils zu fügenden Bauteile der Baugruppen. The axis is an imaginary axis that runs along the effective direction of the force. The components to be joined are located between the press plates so that the axis runs through the components. The axis can be aligned horizontally or, preferably, vertically. In other words, the components to be joined are stacked or arranged one above the other or next to one another. Several component stacks can be arranged next to each other between two press plates in order to produce several assemblies in parallel. In this case, several axes run between the two press plates through all the components of the assemblies to be joined.
Die Kontaktflächen der zu fügenden Bauteile, an denen sich die Bauteile kontaktieren, verlaufen winklig, insbesondere senkrecht, zur Achse. Die Achse verläuft durch die Kontaktflächen hindurch. Benachbarte Kontaktflächen zu fügender Bauteile verlaufen insbesondere parallel zueinander. Werden mehr als zwei Bauteile zu einer Baugruppe gefügt, werden die mehr als zwei Bauteile entlang der Achse benachbart angeordnet. Die Achse verläuft durch alle miteinander zu fügenden Bauteile hindurch. Die Bauteile sind somit auf der Achse angeordnet. Das Trennmittel ist ebenfalls auf der Achse angeordnet; die Achse verläuft also durch das Trennmittel hindurch. The contact surfaces of the components to be joined, on which the components make contact, run at an angle, in particular perpendicularly, to the axis. The axis runs through the contact surfaces. Adjacent contact surfaces of components to be joined run in particular parallel to one another. If more than two components are joined to form an assembly, the more than two components are arranged adjacent to each other along the axis. The axis runs through all components to be joined together. The components are thus arranged on the axis. The separating means is also arranged on the axle; the axis thus runs through the release agent.
Die Gegenstände, die nicht miteinander gefügt werden sollen, sind insbesondere ein Bauteil und eine Pressplatte und/oder zwei benachbarte Bauteile unterschiedlicher Baugruppen. Im ersten Fall kann das Trennmittel fest an einer oder beiden Pressplatten angeordnet sein, sodass die zur Pressplatte weisende Oberfläche des der Pressplatte benachbarten Bauteils physisch von der Pressplatte getrennt ist. The objects that are not intended to be joined to one another are in particular a component and a press plate and/or two adjacent components that are different assemblies. In the first case, the separating means can be fixedly arranged on one or both press plates, so that the surface of the component adjacent to the press plate facing the press plate is physically separated from the press plate.
Benachbarte Gegenstände, die nicht miteinander gefügt werden sollen, sind mittels des Trennmittels physisch voneinander getrennt. Somit verhindert das Trennmittel einen unmittelbaren Kontakt zwischen den benachbarten Bauteilen. Insbesondere ist das Trennmittel flächig zwischen den benachbarten Bauteilen angeordnet, sodass ein physischer Kontakt der Bauteile verhindert wird. Auf diese Weise wird ein ungewünschtes Verschweißen dieser benachbarten Bauteile verhindert. Insbesondere wird das Trennmittel vor Beginn des Schweißprozesses zwischen den benachbarten Bauteilen, die nicht gefügt werden sollen, angeordnet. Adjacent objects that are not intended to be joined together are physically separated from one another by means of the separating means. The separating agent thus prevents direct contact between the adjacent components. In particular, the separating means is arranged areally between the adjacent components, so that physical contact between the components is prevented. In this way, undesired welding of these adjacent components is prevented. In particular, the separating agent is arranged between the adjacent components that are not to be joined before the start of the welding process.
Das Fügen erfolgt durch Schweißen. Demnach werden die Bauteile unter Anwendung von Wärme und/oder Druck unlösbar miteinander verbunden. Es entsteht eine stoffschlüssige Verbindung. Das erfindungsgemäße Trennmittel ist bei beliebigen Schweißprozessen nutzbar, bei denen Bauteile durch Fügen unter Aufbringung einer entlang einer Achse wirkenden Kraft hergestellt werden. Besonders vorteilhaft ist das Trennmittel beim Diffusionsschweißen nutzbar, da hier durch die hohen Temperaturen im Bereich nicht miteinander zu fügender Gegenstände die Anforderungen an ein Trennmittel besonders hoch sind. Joining is done by welding. Accordingly, the components are permanently connected to one another using heat and/or pressure. A material connection is created. The parting agent according to the invention can be used in any welding process in which components are produced by joining with the application of a force acting along an axis. The separating agent can be used particularly advantageously in diffusion welding, since the high temperatures in the area of objects that are not to be joined together place particularly high demands on a separating agent.
Fasern sind lineare Gebilde, die aus einem Faserstoff bestehen und eine äußere Faserform haben. Die Fasern sind im Verhältnis zu ihrer Länge dünn. Sie weisen ein Verhältnis von Länge zu Durchmesser von > 5:1 , insbesondere > 10:1 auf. Die Fasern können im Verbund auftreten. Grundsätzlich ist das Material der Fasern von untergeordneter Bedeutung. Auch Kohlenstoffnanoröhren (Englisch Carbon Nanotubes) sind Fasern im Sinne der Erfindung. Kohlenstoffnanoröhren können auch um anderen Fasern herum angeordnet sein. Fibers are linear structures that consist of a fibrous material and have an external fibrous shape. The fibers are thin in relation to their length. They have a length to diameter ratio of >5:1, in particular >10:1. The fibers can appear in a composite. Basically, the material of the fibers is of secondary importance. Carbon nanotubes are also fibers within the meaning of the invention. Carbon nanotubes can also be arranged around other fibers.
In einer Ausführungsform weisen die Fasern einen Durchmesser auf, der größer ist als 1 pm, insbesondere größer als 5 pm, bevorzugt größer als 10 pm und/oder kleiner ist als 50 pm, insbesondere kleiner als 30 pm, bevorzugt kleiner als 20 pm. Insbesondere umfasst das Trennmittel Fasern in einem Volumen- und/oder Massenanteil von mehr als 10%, bevorzugt mehr als 25% und in einer Ausführungsform mehr als 50%. Dieselben Vorteile bietet, aufgrund seiner mechanischen Eigenschaften, Graphen. Graphen wird insbesondere als Monolage oder dünne Schicht verwendet. In einer Ausführungsform wird ein Trennmittel, das Graphen enthält oder aus Graphen besteht, beidseitig auf eine Trennplatte aufgetragen. Die Trennplatte mitsamt den Trennmitteln kann zwischen den Gegenständen, die nicht miteinander gefügt werden sollen, angeordnet werden. In one embodiment, the fibers have a diameter that is greater than 1 μm, in particular greater than 5 μm, preferably greater than 10 μm and/or less than 50 μm, in particular less than 30 μm, preferably less than 20 μm. In particular, the release agent comprises fibers in a volume and/or mass fraction of more than 10%, preferably more than 25% and in one embodiment more than 50%. Graphene offers the same advantages due to its mechanical properties. Graphene is used in particular as a monolayer or thin layer. In one embodiment, a release agent containing or consisting of graphene is coated on both sides of a release plate. The separating plate together with the separating means can be arranged between the objects that are not to be joined together.
In einer Ausgestaltung werden mehrere Baugruppen aus jeweils zumindest zwei Bauteilen hergestellt. Das Trennmittel ist zwischen benachbarten Bauteilen angeordnet, die entlang der Achse angeordnet sind. In one embodiment, a number of assemblies are produced from at least two components each. The separator is positioned between adjacent components positioned along the axis.
Es werden also mehrere Baugruppen dergestalt hergestellt, dass sie gemeinsam der entlang der Achse wirkenden Kraft ausgesetzt werden. Mehrere Gruppen von Bauteilen, die zu jeweils einer Baugruppe gefügt werden sollen, sind auf der Achse angeordnet. Sie werden gemeinsam der Kraft ausgesetzt. Mit anderen Worten werden mehrere Baugruppen in Reihe hergestellt. Auf diese Weise kann eine Vielzahl von Baugruppen effizient und schnell hergestellt werden, beispielsweise in einer Ofenfahrt. Insbesondere erfolgt die Herstellung der Baugruppen in einem Batchbetrieb, der beispielsweise Vakuumieren und/oder Aufheizen umfasst und daher eine gewisse Vorlaufzeit benötigt. Durch die gleichzeitige Herstellung einer Vielzahl von Baugruppen in einer Ofenfahrt kann eine erheblich gesteigerte Effizienz erreicht werden. Insbesondere bei flachen Bauteilen und/oder Baugruppen können hohe Durchsätze erreicht werden. . Die Herstellung der mehreren Baugruppen erfolgt insbesondere gleichzeitig und/oder in einem Arbeitsschritt. Thus, multiple assemblies are manufactured in such a way that they are jointly subjected to the force acting along the axis. Several groups of components, each of which is to be joined to form an assembly, are arranged on the axis. They are exposed to the force together. In other words, multiple assemblies are manufactured in series. In this way, a large number of assemblies can be manufactured efficiently and quickly, for example in one furnace run. In particular, the assemblies are manufactured in a batch operation, which includes, for example, vacuuming and/or heating and therefore requires a certain lead time. A significant increase in efficiency can be achieved through the simultaneous manufacture of a large number of assemblies in one kiln run. High throughputs can be achieved in particular with flat components and/or assemblies. . The production of the several assemblies takes place in particular at the same time and/or in one work step.
Benachbarte Gegenstände, die nicht miteinander gefügt werden sollen, sind in dieser Ausgestaltung zwei entlang der Achse angeordnete benachbarte Bauteile, die zu unterschiedlichen Baugruppen gehören. Auch in dieser Ausgestaltung verlaufen die Kontaktflächen der zu fügenden Bauteile typischerweise winklig, insbesondere senkrecht, zur Achse. Das Trennmittel ist ebenfalls auf der Achse angeordnet, schneidet diese also. Insbesondere verläuft das Trennmittel senkrecht zur Achse. In this embodiment, adjacent objects that are not intended to be joined to one another are two adjacent components which are arranged along the axis and belong to different assemblies. In this configuration too, the contact surfaces of the components to be joined typically run at an angle, in particular perpendicularly, to the axis. The separating agent is also arranged on the axis, so it cuts it. In particular, the separating means runs perpendicular to the axis.
Die benachbarten Bauteile, die mittels des Trennmittels getrennt sind, gehören zu unterschiedlichen Baugruppen. Benachbarte Bauteile, die nicht gefügt werden sollen, sind mittels des Trennmittels physisch voneinander getrennt. Somit verhindert das Trennmittel einen unmittelbaren Kontakt zwischen den benachbarten Bauteilen. Auf diese Weise wird ein ungewünschtes Fügen dieser benachbarten Bauteile verhindert. Insbesondere wird das Trennmittel vor Beginn des Schweißprozesses zwischen den benachbarten Bauteilen, die nicht gefügt werden sollen, angeordnet. So kann es während des Schweißprozesses nicht zu einem ungewünschten Verschweißen dieser Bauteile kommen. Insbesondere herrscht bei der erfindungsgemäßen Herstellung von Baugruppen zumindest im Kontaktbereich miteinander zu fügender Bauteile eine erhöhte Temperatur. The adjacent components, which are separated by the separating agent, belong to different assemblies. Neighboring components that are not to be joined are physically separated from one another by the separating agent. The separating agent thus prevents direct contact between the adjacent components. on this prevents undesired joining of these adjacent components. In particular, the separating agent is arranged between the adjacent components that are not to be joined before the start of the welding process. This prevents unwanted welding of these components during the welding process. In particular, during the production of assemblies according to the invention, an increased temperature prevails at least in the contact area of components to be joined together.
In einer Ausgestaltung erfolgt das Fügen der Baugruppen in einer Atmosphäre mit erhöhter Temperatur. Insbesondere beträgt die Temperatur der Atmosphäre zwischen 500 °C und 1000 °C. Die Atmosphäre meint die Umgebung der Bauteile bzw. Baugruppen. Es kann sich um eine Gasatmosphäre handeln, in der ein Gas oder Gasgemisch mit der erhöhten Temperatur vorhanden ist. Beispielsweise kann es sich um eine Atmosphäre aus zumindest einem inerten Gas handeln, beispielsweise Argon und/oder Stickstoff. Es kann sich um eine Vakuum-Atmosphäre handeln. In one embodiment, the assembly groups are joined in an atmosphere with an elevated temperature. In particular, the temperature of the atmosphere is between 500°C and 1000°C. The atmosphere means the environment of the components or assemblies. It can be a gas atmosphere in which a gas or gas mixture with the elevated temperature is present. For example, it can be an atmosphere of at least one inert gas, for example argon and/or nitrogen. It can be a vacuum atmosphere.
In einer Ausführungsform ist die Temperatur der Atmosphäre größer als 400 °C, insbesondere größer als 600 °C und bevorzugt größer als 700 °C. In einer Ausführungsform ist die Temperatur geringer als 1200 °C, insbesondere geringer als 950 °C und bevorzugt geringer als 850 °C. In einer anderen Ausführungsform, insbesondere zum Fügen von Titanbauteilen, beträgt die Temperatur der Atmosphäre zwischen 800°C und 1200°C. In one embodiment, the temperature of the atmosphere is greater than 400°C, in particular greater than 600°C and preferably greater than 700°C. In one embodiment, the temperature is less than 1200°C, in particular less than 950°C and preferably less than 850°C. In another embodiment, in particular for joining titanium components, the temperature of the atmosphere is between 800°C and 1200°C.
Insbesondere ist die Temperatur geringer als die Schmelztemperatur des Werkstoffs oder der Werkstoffe der Bauteile. In einer Ausführungsform ist die Temperatur größer als 40%, insbesondere größer als 50%, bevorzugt größer als 60% der Schmelztemperatur des Werkstoffs der Bauteile. In einer Ausführungsform ist die Temperatur kleiner als 95%, insbesondere kleiner als 90%, typischerweise kleiner als 80% der Schmelztemperatur des Werkstoffs der Bauteile. Dies ermöglicht eine feste Verbindung bei gleichzeitig minimalen Verformungen der Bauteile. In particular, the temperature is lower than the melting point of the material or materials of the components. In one embodiment, the temperature is greater than 40%, in particular greater than 50%, preferably greater than 60% of the melting point of the material of the components. In one embodiment, the temperature is less than 95%, in particular less than 90%, typically less than 80% of the melting point of the material of the components. This enables a firm connection with minimal deformation of the components at the same time.
Insbesondere werden die Baugruppen in einem Ofen hergestellt. Dieser kann die Atmosphäre mit erhöhter Temperatur erzeugen. Die zu fügenden Bauteile, die Trennmittel und die Pressplatten sind dabei im Ofen angeordnet. Die erhöhte Temperatur erleichtert und beschleunigt das Fügen. Beim Diffusionsschweißen erfolgt das Fügen bei hohem Druck und hoher Temperatur im Vakuum oder unter einer Inertgasatmosphäre. Es werden sehr hohe Verbindungsqualitäten erreicht, da die Eigenschaften der Baugruppe im Schweißbereich und um den Schweißbereich herum zumindest annähernd dieselben sind wie die Eigenschaften des Bauteilmaterials vor dem Schweißen. In particular, the assemblies are manufactured in an oven. This can generate the atmosphere with increased temperature. The components to be joined, the release agent and the press plates are arranged in the oven. The increased temperature facilitates and accelerates the joining. With diffusion welding, the joining takes place at high pressure and high temperature in a vacuum or under a inert gas atmosphere. Very high joint qualities are achieved since the properties of the assembly in and around the welding area are at least approximately the same as the properties of the component material before welding.
In einer Ausgestaltung werden die Bauteile zumindest zeitabschnittsweise einem Vakuum ausgesetzt. Ein Vakuum meint einen um mindestens 90%, insbesondere um mindestens 99%, gegenüber dem atmosphärischen Druck verringerten Druck. Insbesondere erfolgt die Herstellung der zumindest einen Baugruppe zumindest zeitabschnittsweise in dem Vakuum. Der Druck kann unterhalb von 10'4 mbar liegen. In one embodiment, the components are exposed to a vacuum at least for certain periods of time. A vacuum means a pressure reduced by at least 90%, in particular by at least 99%, compared to atmospheric pressure. In particular, the production of the at least one subassembly takes place in the vacuum, at least for certain periods of time. The pressure can be below 10' 4 mbar.
Das Vakuum verhindert Verschmutzungen und ermöglicht so besonders reine Verbindungen mit hoher Qualität. Auch wird die Diffusion der Teilchen verbessert. Weiterhin ist der Sauerstoffpartialdruck verringert, sodass oxidierbare Gegenstände wie Bauteile oder Trennmittel nicht oxidieren. Auf diese Weise werden eine hohe Qualität der hergestellten Bauteile sowie eine effektive Funktion des Trennmittels gewährleistet. In einer alternativen oder ergänzenden Ausführungsform werden die Bauteile zumindest zeitabschnittsweise einer Inertgasatmosphäre ausgesetzt. The vacuum prevents contamination and thus enables particularly clean connections with high quality. The diffusion of the particles is also improved. Furthermore, the oxygen partial pressure is reduced, so that oxidizable objects such as components or release agents do not oxidize. In this way, a high quality of the manufactured components and an effective function of the release agent are guaranteed. In an alternative or supplementary embodiment, the components are exposed to an inert gas atmosphere at least for some periods of time.
In einer Ausführungsform wird das Verfahren in einem Vakuumofen durchgeführt. Dieser kann eine erhöhte Temperatur sowie ein Vakuum erzeugen, sodass das Fügen der Bauteile besonders effizient erfolgen kann. In one embodiment, the method is carried out in a vacuum oven. This can generate an increased temperature and a vacuum, so that the components can be joined particularly efficiently.
In einer weiteren Ausgestaltung ist das Trennmittel ein flächiger Festkörper. Ein flächiger Festkörper ist ein Festkörper, dessen Ausdehnung in der ersten Richtung um ein Vielfaches geringer ist als die Ausdehnungen in der zweiten und der dritten Richtung. Alle drei Richtungen stehen senkrecht aufeinander. Die Ausdehnung in der ersten Richtung beträgt beispielsweise mehr als 0,001%, insbesondere mehr als 0,01% und/oder beispielsweise weniger als 10%, insbesondere weniger als 1%, der Ausdehnung in der zweiten und dritten Richtung. In a further embodiment, the release agent is a flat solid. A flat solid is a solid whose extent in the first direction is many times smaller than the extents in the second and third directions. All three directions are perpendicular to each other. The expansion in the first direction is, for example, more than 0.001%, in particular more than 0.01% and/or, for example, less than 10%, in particular less than 1%, of the expansion in the second and third direction.
Flächige Festkörper lassen sich besonders einfach handhaben und zwischen den jeweiligen Gegenständen positionieren. Insbesondere ist der flächige Festkörper senkrecht zur Achse ausgerichtet. In einer Ausführungsform weist der flächige Festkörper eine Flexibilität auf, die eine Krümmung um einen Winkel von 90° auf einer Strecke von 20 cm, insbesondere 10 cm und bevorzugt 5 cm ermöglicht. Ein derartig flexibles Trennmittel kann besonders einfach von den Gegenständen gelöst werden. Flat solids are particularly easy to handle and position between the respective objects. In particular, the flat solid is aligned perpendicular to the axis. In one embodiment, the planar solid has a flexibility that bends through an angle of 90° on a Distance of 20 cm, in particular 10 cm and preferably 5 cm allows. Such a flexible release agent can be detached from the objects in a particularly simple manner.
Insbesondere ist die Erstreckung der Fasern entlang der Fläche des flächigen Festkörpers größer als die Erstreckung der Fasern senkrecht zur Fläche des flächigen Festkörpers. Insbesondere gilt dies gemittelt über alle Fasern. Die Erstreckung entlang der Fläche kann die Erstreckung senkrecht zur Fläche um einen Faktor von wenigstens 5 übersteigen. In einer Ausführungsform sind die Fasern zumindest im Wesentlichen entlang der Fläche ausgerichtet. In particular, the extent of the fibers along the surface of the flat solid is greater than the extent of the fibers perpendicular to the surface of the flat solid. In particular, this applies when averaged over all fibers. The extent along the surface may exceed the extent perpendicular to the surface by a factor of at least 5. In one embodiment, the fibers are at least substantially aligned along the face.
In einer Ausführungsform sind diejenigen Bauteile, aus denen eine Baugruppe hergestellt wird, aus demselben Material hergestellt. In einer Ausführungsform sind alle Bauteile aus demselben Material hergestellt. In one embodiment, the components from which an assembly is made are made of the same material. In one embodiment, all components are made from the same material.
In einer Ausgestaltung umfasst das Trennmittel Kohlenstofffasern. Kohlenstofffasern, auch als Kohlenstofffilamente bezeichnet, haben sich als besonders leicht von den Bauteilen entfernbar erwiesen, auch nach der Aufbringung großer Kräfte. Sie sind leicht verfügbar und einfach zu handhaben. Darüber hinaus haben Kohlenstofffasern den Vorteil, dass sie besonders wenig zu Einbrennen oder Abdrücken in den Bauteilen führen. Insbesondere Baugruppen mit Oberflächen, die zur Erfüllung einer spezifischen Funktion bestimmte Eigenschaften aufweisen müssen, beispielsweise Dichtflächen mit geringen Toleranzen bezüglich Oberflächenrauigkeit, können so in besonders hoher Qualität hergestellt werden. In one configuration, the release agent includes carbon fibers. Carbon fibers, also referred to as carbon filaments, have proven to be particularly easy to remove from the components, even after the application of large forces. They are readily available and easy to use. In addition, carbon fibers have the advantage that they cause very little burn-in or imprints in the components. In particular, assemblies with surfaces that must have certain properties in order to fulfill a specific function, for example sealing surfaces with low tolerances in terms of surface roughness, can be produced in particularly high quality in this way.
Auch sind Kohlenstofffasern besonders temperaturbeständig. Dies setzt voraus, dass der Sauerstoffpartialdruck ausreichend gering ist, sodass der Kohlenstoff nicht oxidiert bzw. brennt. In einer Ausführungsform des Verfahrens ist der Sauerstoffpartialdruck so gering, dass Kohlenstofffasern nicht oder nur in vernachlässigbarem Umfang oxidieren. Carbon fibers are also particularly temperature-resistant. This assumes that the oxygen partial pressure is sufficiently low that the carbon does not oxidize or burn. In one embodiment of the method, the oxygen partial pressure is so low that carbon fibers do not oxidize or only oxidize to a negligible extent.
In einer Ausgestaltung enthält das Trennmittel ferner ein Mittel, welches die Haftung des Trennmittels an der Oberfläche des Gegenstands verringert. Alternativ oder ergänzend wird das Trennmittel einer Oberflächenbehandlung unterzogen, um die Haftung des Trennmittels an der Oberfläche des Gegenstands zu verringern. In one configuration, the separating agent also contains an agent which reduces the adhesion of the separating agent to the surface of the object. Alternatively or additionally, the release agent is subjected to a surface treatment in order to reduce the adhesion of the release agent to the surface of the object.
Mit anderen Worten werden die Hafteigenschaften des Trennmittels so verändert, dass ein Anhaften an der Oberfläche der zu trennenden Gegenstände noch weiter reduziert wird. Das Trennmittel kann mit einem Mittel beschichtet werden. In einer Ausführungsform wird ein derartiges Mittel, insbesondere PTFE, als Spray auf das Fasern enthaltende Material aufgetragen. Auch Graphen kann genutzt werden, um die Hafteigenschaften weiter zu verringern. Dazu kann Graphen beispielsweise auf ein Fasern enthaltendes Material aufgetragen werden. In einer Ausführungsform werden die Oberflächeneigenschaften des Trennmittels durch einen thermischen, chemischen und/oder mechanischen Prozess verändert. Die geeignete Auswahl erfolgt insbesondere unter Berücksichtigung der Umgebungsbedingungen. In other words, the adhesive properties of the separating agent are changed in such a way that adhesion to the surface of the objects to be separated is reduced even further becomes. The release agent can be coated with an agent. In one embodiment, such an agent, in particular PTFE, is applied to the material containing fibers as a spray. Graphene can also be used to further reduce adhesive properties. For this purpose, graphene can be applied to a material containing fibers, for example. In one embodiment, the surface properties of the release agent are changed by a thermal, chemical and/or mechanical process. The suitable selection is made in particular taking into account the environmental conditions.
In einer weiteren Ausführungsform enthält das Trennmittel ferner ein Mittel, welches die Porosität oder Oberflächenstruktur des Trennmittels verändert. Alternativ oder ergänzend wird das Trennmittel einer Verarbeitung unterzogen, die diesen Effekt erzielt. Auf diese Weise können die Hafteigenschaften und/oder die Oberflächenstruktur der Baugruppen nach dem Fügeprozess verändert bzw. gezielt eingestellt werden. In another embodiment, the release agent also contains an agent that changes the porosity or surface structure of the release agent. Alternatively or additionally, the release agent is subjected to processing that achieves this effect. In this way, the adhesive properties and/or the surface structure of the assemblies can be changed or specifically adjusted after the joining process.
In einer weiteren Ausgestaltung wird als Trennmittel ein Vlies, Papier oder Gewebe verwendet, welches die Fasern enthält. Fasern enthaltende Vliese, Papiere und Gewebe sind leicht verfügbar und technisch einfach verwendbar. Darüber hinaus haben derartige Materialien den Vorteil eines festen Zusammenhalts. Somit lösen sich nur wenige Trennmittelpartikel und Trennmittelpartikel, beispielsweise Fasern, lassen sich leicht von den Oberflächen lösen.. In a further embodiment, a fleece, paper or fabric containing the fibers is used as the release agent. Fleeces, papers and fabrics containing fibers are readily available and technically easy to use. In addition, such materials have the advantage of a firm cohesion. This means that only a few release agent particles and release agent particles, such as fibers, can be easily detached from the surfaces.
Das Vlies ist insbesondere ein flächiger Festkörper, der ungeordnete Fasern enthält, die sich dreidimensional im Raum erstrecken. Die Erstreckung der Fasern entlang der Ausdehnungsrichtungen des Vlieses ist insbesondere größer als die Erstreckung quer zur Ausdehnungsrichtung. The fleece is, in particular, a flat solid body that contains disordered fibers that extend three-dimensionally in space. The extent of the fibers along the direction of expansion of the fleece is in particular greater than the extent transverse to the direction of expansion.
Ein Papier kann einen Binder enthalten, der die Fasern miteinander vernetzt. Die Fasern eines Papiers können sich im Wesentlichen gerade und/oder in einer Ebene erstrecken. Sie können sich kreuzen. Ein Gewebe kann Fasern enthalten, die als Kett- und Schussfäden angeordnet sind. Diese sind einander überkreuzend angeordnet. Insbesondere sind die Fasern jeweils in Bündeln angeordnet. In einer Ausführungsform liegen die Fasern gerichtet vor. Dies kann insbesondere bei Papier und Gewebe der Fall sein. Hierbei erstrecken sich die Fasern im Wesentlichen entlang der Ebene des Papiers bzw. Gewebes. Durch die Flexibilität und die ggf. zwischen den Fasern befindlichen Hohlraume können die genannten Fasern enthaltenden Flächengebilde besonders einfach gehandhabt werden. In einer Ausführungsform wird ein Kohlenstofffaser- Vlies, Kohlenstofffaser- Papier oder Kohlenstofffaser-Gewebe verwendet. In einer Ausführungsform wird das Trennmittel in Form einer Matte verwendet. Die Matte kann Gewebe, Geflecht und/oder Gelege wie beispielsweise Multiaxialgelege aus Kohlenstofffasern umfassen. A paper can contain a binder that crosslinks the fibers together. The fibers of a paper can essentially extend in a straight line and/or in one plane. You can cross. A woven fabric may contain fibers arranged as warp and weft threads. These are arranged to cross each other. In particular, the fibers are each arranged in bundles. In one embodiment, the fibers are oriented. This can be particularly the case with paper and tissue. In this case, the fibers essentially extend along the plane of the paper or fabric. Due to the flexibility and the cavities that may be located between the fibers, the fabrics containing the fibers mentioned can be handled particularly easily. In one embodiment, a carbon fiber fleece, carbon fiber paper or carbon fiber fabric is used. In one embodiment, the release agent is used in the form of a mat. The mat can include fabric, mesh and/or scrims such as multiaxial scrims made of carbon fibers.
In einer Ausgestaltung sind die Bauteile metallische Bauteile. Insbesondere sind die Bauteile aus Titan hergestellt. Metallische Bauteile können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren besonders gut miteinander verschweißt werden. Titan eignet sich aufgrund seiner mechanischen Eigenschaften und seiner Festigkeit, elektrischen Leitfähigkeit und Korrosionsbeständigkeit besonders für bestimmte Anwendungen wie Monopolarplatten und Bipolarplatten, beispielsweise für die Elektrolyse. Alternativ kann auch korrosionsbeständiger Stahl verwendet werden. In one configuration, the components are metallic components. In particular, the components are made of titanium. Metallic components can be welded to one another particularly well using the method according to the invention. Due to its mechanical properties and its strength, electrical conductivity and corrosion resistance, titanium is particularly suitable for certain applications such as monopolar plates and bipolar plates, for example for electrolysis. Alternatively, corrosion-resistant steel can also be used.
In einer Ausgestaltung ist die zumindest eine Baugruppe eine Bipolarplatte oder eine Monopolarplatte, beispielsweise eine anodenseitige Monopolarplatte oder eine kathodenseitige Monopolarplatte, zur Ausbildung eines Elektrolyse- oder Brennstoffzellenstapels. Bipolarplatten oder Bipolarplattenanordnungen erfüllen an den Außenseiten eine Dichtfunktion, die notwendig für das Funktionieren des Elektrolyseurs bzw. der Brennstoffzelle ist. Somit sind die Anforderungen an die Oberflächen hier besonders hoch. Die geforderten Genauigkeiten lassen sich mit herkömmlichen Verfahren nur schwer einhalten, sodass Verwendung der erfindungsgemäßen Trennmittel bei derartigen Baugruppen besondere Vorteile bietet. Darüber hinaus sind im Inneren einer Bipolarplatte Hohlräume bzw. poröse Strukturen vorhanden, die in dem Elektrolyse- oder Brennstoffzellenstapel Transportprozesse ermöglichen. Aufgrund des Fasern enthaltenden Trennmittels besteht nun keine Gefahr der Kontamination mehr. Die Bipolarplatte kann auch als Bipolarplattenanordnung bezeichnet werden. In one configuration, the at least one assembly is a bipolar plate or a monopolar plate, for example an anode-side monopolar plate or a cathode-side monopolar plate, for forming an electrolysis or fuel cell stack. Bipolar plates or bipolar plate arrangements fulfill a sealing function on the outside, which is necessary for the functioning of the electrolyzer or the fuel cell. The demands on the surfaces are therefore particularly high here. The required accuracies can only be met with difficulty using conventional methods, so that the use of the release agent according to the invention offers particular advantages in assemblies of this type. In addition, cavities or porous structures are present inside a bipolar plate, which enable transport processes in the electrolysis or fuel cell stack. Due to the release agent containing fibers, there is no longer any risk of contamination. The bipolar plate can also be referred to as a bipolar plate assembly.
Als Bauteile zur Herstellung von Bipolarplatten können beispielsweise eine Trenneinrichtung, zwei Strömungsverteilereinheiten und Rahmenelemente verwendet werden. Als hergestellte Bauteilanordnung ergibt sich eine einstückige Bipolarplattenanordnung zur Ausbildung eines Elektrolyse- oder Brennstoffzellenstapels. Insbesondere umfasst die Bipolarplatte eine Struktur, die an die katalysatorbeschichtete Membran anschließt, wobei die Struktur der strömungstechnischen Zu- bzw. Abfuhr sowie der Grob- und Feinverteilung der Reaktionsedukte und -Produkte dient. Die Baugruppe kann alternativ auch eine Separatorplatte für eine Batterie sein. For example, a separating device, two flow distributor units and frame elements can be used as components for the production of bipolar plates. A one-piece bipolar plate arrangement for forming an electrolysis or fuel cell stack results as the manufactured component arrangement. In particular, the bipolar plate includes a structure that the catalyst-coated membrane connects, with the structure serving for the fluidic supply and discharge as well as the coarse and fine distribution of the reaction educts and products. Alternatively, the assembly can also be a separator plate for a battery.
In einer Ausgestaltung umfasst die Bipolarplatte folgende Bauteile, die miteinander gefügt werden: In one embodiment, the bipolar plate includes the following components, which are joined together:
- eine metallische Trenneinrichtung, die dazu ausgelegt ist, eine fluiddichte Abdichtung zwischen einer Anodenseite und einer Kathodenseite zu erzeugen, und die sowohl anoden- als auch kathodenseitig jeweils mit Fluidzuführkanälen und Fluidabführkanälen versehen ist, - a metallic separator which is designed to produce a fluid-tight seal between an anode side and a cathode side and which is provided with fluid supply channels and fluid discharge channels on both the anode and cathode sides,
- zwei metallische Strömungsverteilereinheiten, die anoden- und kathodenseitig benachbart zur Trenneinrichtung angeordnet sind, wobei jede Strömungsverteilereinheit dazu ausgelegt ist, ein ihr über die Trenneinrichtung zugeführtes Fluid zwischen den Fluidzuführkanälen und den Fluidabführkanälen zu verteilen - Two metallic flow distributor units, which are arranged on the anode and cathode sides adjacent to the separator, each flow distributor unit being designed to distribute a fluid supplied to it via the separator between the fluid supply channels and the fluid discharge channels
- fluiddicht an die Trenneinrichtung angebundene metallische Rahmenelemente, die jeweils eine der Strömungsverteilereinheiten umfänglich fluiddicht einfassen, wobei die Rahmenelemente Durchgangsöffnungen, die dazu ausgelegt sind, den Fluidzuführkanälen ein Fluid zuzuführen, und Durchgangsöffnungen aufweisen, die dazu ausgelegt sind, ein über die Fluidabführkanäle abgeführtes Fluid abzuführen. - Metallic frame elements which are connected to the separating device in a fluid-tight manner and which each enclose one of the flow distributor units circumferentially in a fluid-tight manner, the frame elements having through-openings which are designed to supply a fluid to the fluid-supply channels and through-openings which are designed to carry away a fluid discharged via the fluid-discharging channels .
Die Trenneinrichtung kann aus einer einzelnen Trennplatteneinheit bestehen oder zwei Trennplatteneinheiten aufweisen, die fest miteinander verbunden sind. Die Strömungsverteilereinheiten können aus wiederkehrende Durchgänge aufweisenden Lagen hergestellt sein, insbesondere aus Lagen in Form von Streckmetallen, Geweben und/oder Vliesen. Die Größe der Durchgänge zumindest einer Strömungsverteilereinheit, insbesondere beider Strömungsverteilereinheiten, kann in Richtung der Trenneinrichtung zunehmen. Eine metallische Gasdiffusionsschicht kann von außen an einer der Strömungsverteilereinheiten befestigt sein, insbesondere mittels Löten oder Schweißen, bevorzugt an der anodenseitig angeordneten Strömungsverteilereinheit. The separating device can consist of a single separating plate unit or can comprise two separating plate units which are firmly connected to one another. The flow distributor units can be made from layers having recurring passages, in particular from layers in the form of expanded metals, woven fabrics and/or non-woven fabrics. The size of the passages of at least one flow distributor unit, in particular both flow distributor units, can increase in the direction of the separating device. A metallic gas diffusion layer can be fastened to one of the flow distributor units from the outside, in particular by means of soldering or welding, preferably to the flow distributor unit arranged on the anode side.
Beispielsweise sind sämtliche Durchgangsöffnungen des einen Rahmenelementes in Flucht mit den Durchgangsöffnungen des anderen Rahmenelementes positioniert. Die Trenneinrichtung kann mit Durchgangsbohrungen versehen sein, die in Flucht mit den Durchgangsöffnungen der Rahmenelemente positioniert sind und diese mit den Fluidzuführkanälen und Fluidabführkanälen der Trenneinrichtung verbinden. Beispielsweise weisen die Bauteile, insbesondere die Trenneinrichtung und die Rahmenelemente, im Wesentlichen rechteckige Außenumfänge auf. Insbesondere sind die Außenumfänge deckungsgleich ausgebildet. For example, all through-openings of one frame element are positioned in alignment with the through-openings of the other frame element. the Separator may be provided with through-holes positioned in alignment with the through-openings of the frame members and connecting them to the fluid supply channels and fluid discharge channels of the separator. For example, the components, in particular the separating device and the frame elements, have essentially rectangular outer circumferences. In particular, the outer circumferences are designed to be congruent.
Beispielsweise sind die anodenseitigen Fluidzuführkanäle und die anodenseitigen Fluidabführkanäle einander gegenüberliegend angeordnet und die kathodenseitigen Fluidzuführkanäle und die kathodenseitigen Fluidabführkanäle sind einander gegenüberliegend angeordnet. Die anodenseitigen Fluidzuführkanäle und die kathodenseitigen Fluidzuführkanäle können um 90° versetzt zueinander angeordnet sein. Beispielsweise sind die Fluidzuführkanäle und die Fluidabführkanäle in Form von an den anodenseitigen und kathodenseitigen Flächen der Trenneinrichtung ausgebildeten Nuten vorgesehen, die sich ausgehend von den Durchgangsbohrungen einwärts erstrecken. For example, the anode-side fluid supply channels and the anode-side fluid discharge channels are arranged opposite to each other, and the cathode-side fluid supply channels and the cathode-side fluid discharge channels are arranged opposite to each other. The fluid supply ducts on the anode side and the fluid supply ducts on the cathode side can be arranged offset from one another by 90°. For example, the fluid supply channels and the fluid discharge channels are provided in the form of grooves formed on the anode-side and cathode-side surfaces of the separator, which grooves extend inward from the through-holes.
In einer Ausgestaltung ist zwischen den benachbarten Gegenständen, die nicht miteinander gefügt werden sollen, eine mehrschichtige Struktur angeordnet. Die mehrschichtige Struktur umfasst eine Trennplatte und auf beiden Seiten der Trennplatte angeordnete Trennmittel. In one configuration, a multi-layer structure is arranged between the adjacent objects that are not intended to be joined to one another. The multi-layer structure includes a partition plate and parting means disposed on both sides of the partition plate.
Die mehrschichtige Struktur umfasst also, in dieser Reihenfolge, ein erstes Trennmittel, eine Trennplatte und ein zweites Trennmittel. In einer Ausführungsform besteht die mehrschichtige Struktur aus den genannten drei Schichten. Die Trennplatte ist geeignet, punktuell auf eine erste Seite wirkende Druckkräfte flächig auf die andere Seite zu verteilen. Thus, the multi-layer structure includes, in this order, a first separator, a separator plate, and a second separator. In one embodiment, the multi-layer structure consists of the three layers mentioned. The separating plate is suitable for distributing compressive forces that act selectively on a first side over a large area on the other side.
Die Trennplatte ist insbesondere eine steife Trennplatte. Bevorzugt ermöglicht sie die möglichst gleichmäßige Verteilung von Druckkräften. Eine gegenseitige mechanische Beeinflussung der gestapelten Baugruppen wird somit verringert bzw. verhindert. Typischerweise hat die Trennplatte mindestens eine Steifigkeit, die der Steifigkeit einer 1 mm dicken Stahlplatte entspricht. Die Trennplatte kann eine mineralische Trennplatte sein. Insbesondere handelt es sich um eine massive Trennplatte. Diese Ausgestaltung ermöglicht eine besonders gleichmäßige Belastung bzw. Kraftbeaufschlagung der Bauteile auch bei einer Vielzahl an in Reihe herzustellenden Baugruppen, sodass bei einer raschen Herstellung vieler Baugruppen eine hohe Qualität gewährleistet werden kann. The partition panel is in particular a rigid partition panel. It preferably enables the most uniform possible distribution of compressive forces. A mutual mechanical influence of the stacked modules is thus reduced or prevented. Typically, the separator plate has at least a stiffness equivalent to that of a 1mm thick steel plate. The partition plate can be a mineral partition plate. In particular, it is a solid partition plate. This configuration enables a particularly uniform loading or application of force to the components, even with a large number of assemblies to be manufactured in series, so that high quality can be guaranteed when many assemblies are manufactured quickly.
In einer Ausgestaltung ist das Trennmittel unmittelbar zwischen den benachbarten Gegenständen, die nicht miteinander gefügt werden sollen, angeordnet. Mit anderen Worten kontaktieren die beiden benachbarten Gegenstände unterschiedliche Seiten desselben Trennmittels. Hier ist demnach keine zusätzliche Trennplatte angeordnet. Auf diese Weise ist der zu bearbeitende Stapel niedriger und es können mehr Baugruppen in Reihe hergestellt werden. In one embodiment, the separating means is arranged directly between the adjacent objects that are not intended to be joined together. In other words, the two adjacent objects contact different sides of the same release agent. Accordingly, no additional separating plate is arranged here. In this way, the stack to be processed is lower and more assemblies can be manufactured in series.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist eine Verwendung eines Trennmittels zum Trennen zweier benachbarter Gegenstände in einem Verfahren zur Herstellung zumindest einer Baugruppe durch Schweißen. Das Trennmittel umfasst Fasern oder Graphen. In dem Verfahren werden zumindest zwei Bauteile unter Aufbringung einer entlang einer Achse wirkenden Kraft miteinander gefügt. A further aspect of the invention is the use of a separating means for separating two adjacent objects in a method for producing at least one assembly by welding. The release agent includes fibers or graphene. In the method, at least two components are joined together by applying a force acting along an axis.
Auf diese Weise wird verhindert, dass die beiden benachbarten Gegenstände miteinander gefügt werden. Insbesondere sind die Gegenstände entlang einer Achse angeordnet. Alle Merkmale, Ausführungsformen und Wirkungen des eingangs beschriebenen Verfahrens gelten entsprechend auch für die Verwendung. In this way it is prevented that the two adjacent objects are joined together. In particular, the objects are arranged along an axis. All features, embodiments and effects of the method described above also apply accordingly to the use.
In einer Ausgestaltung werden in dem Verfahren mehrere Baugruppen hergestellt und das Trennmittel ist zwischen Bauteilen unterschiedlicher Baugruppen angeordnet. Es werden mehrere Baugruppen aus jeweils mehreren Bauteilen gleichzeitig und/oder in Reihe hergestellt und zwischen den einzelnen Baugruppen ist das Trennmittel angeordnet. Mit anderen Worten sind die benachbarten Gegenstände Bauteile, die nicht miteinander gefügt werden sollen. In one embodiment, a number of assemblies are produced in the method and the parting agent is arranged between components of different assemblies. A number of assemblies, each consisting of a number of components, are produced simultaneously and/or in series, and the release agent is arranged between the individual assemblies. In other words, the adjacent objects are components that are not intended to be joined together.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung auch anhand von Figuren näher erläutert. Merkmale der Ausführungsbeispiele können einzeln oder in einer Mehrzahl mit den beanspruchten Gegenständen kombiniert werden, sofern nichts Gegenteiliges angegeben wird. Die beanspruchten Schutzbereiche sind nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt. Es zeigen: Exemplary embodiments of the invention are also explained in more detail below with reference to figures. Features of the exemplary embodiments can be combined with the claimed subject matter individually or in a plurality, unless stated otherwise. The claimed scopes of protection are not limited to the exemplary embodiments. Show it:
Figur 1 : eine erste schematische Darstellung zu schweißender Bauteile,Figure 1: a first schematic representation of components to be welded,
Figur 2: eine Darstellung der Bauteile aus Figur 1 beim Schweißen,FIG. 2: a representation of the components from FIG. 1 during welding,
Figur 3: eine zweite schematische Darstellung zu schweißender Bauteile,Figure 3: a second schematic representation of components to be welded,
Figur 4: eine dritte schematische Darstellung zu schweißender Bauteile,FIG. 4: a third schematic representation of components to be welded,
Figur 5: ein erstes Ausführungsbeispiel eines Trennmittels, Figure 5: a first embodiment of a separating means,
Figur 6: ein zweites Ausführungsbeispiel eines T rennmittels, undFIG. 6: a second exemplary embodiment of a separating agent, and
Figur 7: ein drittes Ausführungsbeispiel eines T rennmittels. FIG. 7: a third exemplary embodiment of a separating agent.
Figur 1 zeigt in einer schematischen Darstellung einen Schritt zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Gezeigt sind zwei Pressplatten 25 einer (nicht dargestellten) mechanischen Presse. Die Pressplatten 25 können entlang der Achse 20 aufeinander zu bewegt werden und auf diese Weise eine Kraft entlang der Achse 20 ausgerichtete Kraft ausüben. Zwischen den Pressplatten 25 sind Bauteile 10 zweier herzustellender Baugruppen angeordnet. Oberhalb und unterhalb eines Trennmittels 30 sind jeweils zwei schematisch dargestellte Bauteile 10, nämlich Metall platten, angeordnet. Die oberen beiden Bauteile 10 sollen zu einer oberen Baugruppe gefügt werden und die unteren beiden Bauteile sollen zu einer unteren Baugruppe gefügt werden. FIG. 1 shows a schematic representation of a step for carrying out the method according to the invention. Two press plates 25 of a mechanical press (not shown) are shown. The pressing plates 25 can be moved towards one another along the axis 20 and in this way exert a force aligned along the axis 20 . Components 10 of two assemblies to be produced are arranged between the pressing plates 25 . Above and below a separating means 30 are two components 10 shown schematically, namely metal plates, are arranged. The upper two components 10 are to be joined to form an upper assembly and the lower two components are to be joined to form a lower assembly.
Die beschriebenen Komponenten sind in den Figuren 1, 3 und 4 zur verbesserten Sichtbarkeit nach Art einer Explosionszeichnung mit Abständen zwischen einander dargestellt. Sämtliche Figuren sind schematisch und spiegeln nicht notwendigerweise die tatsächlichen Größen oder Größenverhältnisse wider. The components described are shown in Figures 1, 3 and 4 in exploded fashion with spaces between them for clarity. All figures are schematic and do not necessarily reflect actual sizes or proportions.
Zwischen Bauteilen 10, die nicht miteinander gefügt werden sollen, befindet sich das Trennmittel 30. Dieses wird vor dem Schweißen an die gewünschten Positionen gebracht und dient als physische Trennung der nicht zu verbindenden Oberflächen. Das Trennmittel 30 trennt also entlang der Achse 20 angeordnete, benachbarte Gegenstände 15, die nicht miteinander gefügt werden sollen. Diese Gegenstände sind in Figur 1 benachbarte Bauteile 10 unterschiedlicher Baugruppen. Entlang einer Achse 20 angeordnete Bauteile 10 und dazwischen befindliche Trennmittel 30 können auch als Bauteilstapel bezeichnet werden. The parting agent 30 is located between components 10 that are not to be joined together. This is brought to the desired positions before welding and serves as a physical separation of the surfaces that are not to be joined. The separating means 30 thus separates adjacent objects 15 which are arranged along the axis 20 and are not intended to be joined to one another. In FIG. 1, these objects are adjacent components 10 of different assemblies. Components 10 arranged along an axis 20 and separating means 30 located between them can also be referred to as a component stack.
Figur 2 zeigt das Fügen der Baugruppen mittels einer Kraft F. Die Kraft F wird von den oben beschriebenen Pressplatten 25 auf den Bauteilstapel ausgeübt. Die Kontaktflächen der zu fügenden Bauteile 10 verlaufen senkrecht zur Achse, also senkrecht zur Wirkungsrichtung der Kraft. Das Fügen erfolgt durch Diffusionsschweißen in einem nicht dargestellten Vakuumofen, der ein Vakuum mit einem Druck zwischen 10-5 mbar und 10-4 mbar sowie eine Temperatur zwischen 700°C und 800°C einstellt. Aus jeweils zwei Bauteilen 10 entsteht auf diese Weise eine Baugruppe 12. Der entstehende Schweiß be re ich 28 ist in Figur 2 hervorgehoben. FIG. 2 shows the joining of the assemblies by means of a force F. The force F is exerted on the stack of components by the pressure plates 25 described above. the Contact surfaces of the components 10 to be joined run perpendicularly to the axis, ie perpendicularly to the direction of action of the force. The joining takes place by diffusion welding in a vacuum furnace (not shown), which sets a vacuum with a pressure between 10 -5 mbar and 10 -4 mbar and a temperature between 700°C and 800°C. In this way, an assembly 12 is formed from two components 10 each. The resulting weld area 28 is highlighted in FIG.
Durch die beschriebene Stapelung können zwei Baugruppen gleichzeitig und in einem Verfahrensschritt hergestellt werden. Die zu fügenden Bauteile 10 der beiden Baugruppen sind alle entlang der Achse 20 angeordnet, die jeweiligen Baugruppen werden also in Reihe hergestellt. Dies erhöht den Durchsatz und die Effizienz des Verfahrens. In einer Ausführungsform werden mindestens 5 Baugruppen, insbesondere mindestens 10 Baugruppen in Reihe hergestellt. The stacking described allows two assemblies to be produced simultaneously and in one process step. The components 10 of the two assemblies to be joined are all arranged along the axis 20, so the respective assemblies are manufactured in series. This increases the throughput and efficiency of the process. In one embodiment, at least 5 assemblies, in particular at least 10 assemblies, are produced in series.
In Figur 3 wird dagegen lediglich eine Baugruppe aus zwei Bauteilen 10 hergestellt. Hier liegt das Trennmittel 30 außerhalb der zu fügenden Bauteile 10 jeweils zwischen dem äußeren Bauteil und der Pressplatte 25. Auf diese Weise wird verhindert, dass das Bauteil an der Pressplatte haftet, mit der Pressplatte verbunden wird, von der Pressplatte verformt wird und von gegebenenfalls anhaftenden Verunreinigungen kontaminiert wird. In diesem Fall sind die benachbarten Gegenstände 15, die nicht miteinander gefügt werden sollen, jeweils ein Bauteil 10 und eine Pressplatte 25. In FIG. 3, on the other hand, only one assembly consisting of two components 10 is produced. Here the release agent 30 is outside of the components 10 to be joined between the outer component and the press plate 25. This prevents the component from adhering to the press plate, being connected to the press plate, being deformed by the press plate and from any adhering parts impurities is contaminated. In this case, the adjacent objects 15 that are not intended to be joined to one another are each a component 10 and a press plate 25.
Figur 4 zeigt schematisch einen Aufbau zur gleichzeitigen Herstellung von zehn Baugruppen. Davon werden jeweils 5 Baugruppen in Reihe hergestellt und die beiden entsprechenden Bauteilstapel sind nebeneinander, also parallel, zwischen den Pressplatten 25 angeordnet. Durch jeden der Bauteilstapel verläuft eine Achse 20, entlang welcher eine Kraft zum Fügen der jeweiligen Baugruppen ausgeübt wird. Die Pressvorrichtung umfasst außerhalb der Pressplatten 25 angeordnete Pressstempel 26, die entlang der Achsen 20 gegeneinander verfahrbar sind, um die Kraft zum Fügen der Baugruppen aufzubringen. FIG. 4 schematically shows a structure for the simultaneous manufacture of ten assemblies. Of these, 5 assemblies are produced in series and the two corresponding stacks of components are arranged next to one another, ie parallel, between the pressing plates 25 . An axis 20 runs through each of the component stacks, along which a force is exerted for joining the respective assemblies. The pressing device comprises pressing rams 26 which are arranged outside of the pressing plates 25 and which can be moved relative to one another along the axes 20 in order to apply the force for joining the assemblies.
Alle Bauteile 10 bestehen jeweils aus Titan. Die oberen Baugruppen werden aus jeweils drei Bauteilen 10 hergestellt. Die daraus zu fügenden Baugruppen sind Bipolarplatten 40 zur Ausbildung eines Elektrolyse- oder Brennstoffzellenstapels. Die anderen Baugruppen werden aus jeweils zwei Bauteilen 10 hergestellt. Die unmittelbar unter den Bauteilen 10 zur Herstellung der Bipolarplatten 40 befindlichen Bauteile 10 dienen der Herstellung einer anodenseitigen Monopolarplatte 42. Die ganz unten befindlichen Bauteile 10 dienen der Herstellung einer kathodenseitigen Monopolarplatte 44. Auf diese Weise können die für einen Elektrolyseur benötigten maßgeblichen Komponenten in einem Verfahrensgang hergestellt werden. Bipolarplatten 40 können beispielsweise aus einer metallischen Trenneinrichtung, zwei metallischen Strömungsverteilereinheiten und fluiddicht an die Trenneinrichtung anzubindenden metallischen Rahmenelementen hergestellt werden. All components 10 each consist of titanium. The upper assemblies are made of three components 10 each. The assemblies to be joined from this are bipolar plates 40 for forming an electrolysis or fuel cell stack. The other assemblies are made from two components 10 each. The components 10 located directly below the components 10 for the production of the bipolar plates 40 are used to produce an anode-side monopolar plate 42. The components 10 located at the very bottom are used to produce a cathode-side monopolar plate 44. In this way, the relevant components required for an electrolyzer can be produced in one process step. Bipolar plates 40 can be produced, for example, from a metallic separating device, two metallic flow distributor units and metallic frame elements to be connected to the separating device in a fluid-tight manner.
Zwischen jeweils benachbarten Gegenständen 15, die nicht miteinander gefügt werden sollen, befindet sich ein Trennmittel 30. Zwischen der oberen Pressplatte 25 und dem obersten Bauteil 10 befindet sich als Trennmittel 30 jeweils ein flexibler flächiger Festkörper 32, nämlich ein Kohlenstofffasern enthaltendes oder aus Kohlenstofffasern bestehendes Vlies, auch als Kohlenfaservlies bezeichnet. Dieses ist unmittelbar zwischen den jeweils benachbarten Gegenständen 15 angeordnet. Auf diese Weise lassen sich die Gegenstände nach dem Diffusionsschweißen auf einfache Weise und - ggf. nach einfacher Reinigung - rückstandsfrei voneinander sowie von dem jeweiligen Trennmittel 30 lösen. A separating means 30 is located between adjacent objects 15 that are not to be joined together. Between the upper press plate 25 and the uppermost component 10 there is a flexible, flat solid 32 as the separating means 30, namely a fleece containing or consisting of carbon fibers , also known as carbon fiber fleece. This is arranged directly between the respectively adjacent objects 15 . In this way, after the diffusion welding, the objects can be detached from one another and from the respective separating means 30 in a simple manner and—possibly after simple cleaning—without leaving any residue.
Zwischen den äußeren Bauteilen 10 der jeweiligen in Reihe herzustellenden Baugruppen ist jeweils eine mehrschichtige Struktur 34 angeordnet. Die mehrschichtige Struktur 34 umfasst zwei Trennmittel 30, zwischen denen eine Trennplatte 36 angeordnet ist. Die Trennmittel 30 sind ebenfalls flächige Festkörper 32 und können auch als Vlies ausgebildet sein, welches aus Kohlenstofffasern besteht. Insbesondere sind die beiden Trennmittel 30 der mehrschichtigen Struktur 34 gleichartig. Sie können an der Trennplatte 36 befestigt sein. Die Trennplatte 36 ist eine Edelstahlplatte mit einer Dicke zwischen 1 mm und 10 mm. Sie weist eine ausreichende Steifigkeit auf, um gegenseitige mechanische Beeinflussung der benachbarten Bauteile 10 zu verhindern. A multi-layer structure 34 is arranged in each case between the outer components 10 of the respective assemblies to be produced in series. The multi-layer structure 34 comprises two separating means 30 between which a separating plate 36 is arranged. The separating means 30 are also flat solids 32 and can also be in the form of a fleece made of carbon fibers. In particular, the two release agents 30 of the multi-layer structure 34 are of the same type. They can be attached to the partition plate 36 . The partition plate 36 is a stainless steel plate with a thickness between 1 mm and 10 mm. It has sufficient rigidity to prevent the adjacent components 10 from influencing each other mechanically.
Figur 5 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer mehrschichtigen Struktur 34 zur Trennung benachbarter Gegenstände beim Diffusionsschweißen, sodass diese nicht miteinander gefügt werden. Die mehrschichtige Struktur 34 besteht aus zwei Trennmitteln 30, zwischen denen eine Trennplatte 36 angeordnet ist. Die Trennmittel 30 sind flächige Festkörper 32, die Kohlenstofffasern enthalten. Sie können als Vlies, Papier oder Gewebe mit oder aus Kohlenstofffasern ausgestaltet sein. Die auf den beiden Seiten der Trennplatte 36 angeordneten Trennmittel 30 können unterschiedlich sein. Die Trennplatte 36 ist ein massives Bauteil zur möglichst gleichmäßigen Verteilung von Druckkräften. Die Steifigkeit der Trennplatte 36 entspricht mindestens der Steifigkeit einer 3 mm dicken Stahlplatte. FIG. 5 shows a first exemplary embodiment of a multi-layer structure 34 for separating adjacent objects during diffusion welding, so that they are not joined to one another. The multi-layer structure 34 consists of two separating means 30 between which a separating plate 36 is arranged. The separating means 30 are flat solid bodies 32 containing carbon fibers. They can be designed as fleece, paper or fabric with or made of carbon fibers. The separating means 30 arranged on the two sides of the separating plate 36 can be different be. The partition plate 36 is a solid component for distributing compressive forces as evenly as possible. The rigidity of the partition plate 36 is at least that of a 3 mm thick steel plate.
Figur 6 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer mehrschichtigen Struktur 34. Beidseitig einer Trennplatte 36 ist eine Monolage oder eine dünne Schicht aus Graphen angeordnet. Das in Figur 7 dargestellte Ausführungsbeispiel eines Trennmittels 30 ist eine einzelne Lage eines aus Kohlenstofffasern hergestellten Gewebes. Hierbei ist jeweils eine Vielzahl an Fasern als Bündel zusammengefasst. Die Bündel sind jeweils als Kett- und Schussfäden senkrecht zueinander angeordnet und über- und unterqueren einander abwechselnd. Die Ausrichtung der Fasern entspricht dabei im Wesentlichen der Ausrichtung des Gewebes. FIG. 6 shows a second exemplary embodiment of a multilayer structure 34. A monolayer or a thin layer of graphene is arranged on both sides of a separating plate 36. The exemplary embodiment of a separating means 30 illustrated in FIG. 7 is a single layer of fabric made from carbon fibers. In this case, a large number of fibers are combined as a bundle. The bundles are arranged perpendicularly to each other as warp and weft threads and alternately cross over and under each other. The alignment of the fibers essentially corresponds to the alignment of the fabric.
Bezugszeichenliste Reference List
Bauteil 10 component 10
Baugruppe 12 assembly 12
Gegenstand 15 item 15
Achse 20 axis 20
Pressplatte 25 Press plate 25
Pressstempel 26 Press stamp 26
Schweiß be re ich 28 I sweat 28
Kraft F Force F
Trennmittel 30 Separating agent 30
Festkörper 32 solid 32
Mehrschichtige Struktur 34 Multi-layer structure 34
Trennplatte 36 Separation plate 36
Bipolarplatte 40 bipolar plate 40
Anodenseitige Monopolarplatte 42 Anode side monopolar plate 42
Kathodenseitige Monopolarplatte 44 Cathode side monopolar plate 44

Claims

Ansprüche Expectations
1. Verfahren zur Herstellung zumindest einer Baugruppe (12) durch Schweißen, insbesondere durch Diffusionsschweißen, wobei zumindest zwei Bauteile (10) unter Aufbringung einer entlang einer Achse (20) wirkenden Kraft F miteinander gefügt werden, wobei entlang der Achse (20) angeordnete, benachbarte Gegenstände (15), die nicht miteinander gefügt werden sollen, mit einem Trennmittel (30) voneinander getrennt sind, wobei das Trennmittel (30) Fasern oder Graphen umfasst. 1. A method for producing at least one assembly (12) by welding, in particular by diffusion welding, wherein at least two components (10) are joined to one another by applying a force F acting along an axis (20), with components arranged along the axis (20), adjacent objects (15) which are not intended to be joined together are separated from one another with a separating agent (30), the separating agent (30) comprising fibers or graphene.
2. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Baugruppen (12) aus jeweils zumindest zwei Bauteilen (10) hergestellt werden, wobei das Trennmittel (30) zwischen entlang der Achse (20) angeordneten benachbarten Bauteilen (10) angeordnet ist. 2. The method according to the preceding claim, characterized in that a plurality of assemblies (12) each consisting of at least two components (10) are produced, the separating means (30) being arranged between adjacent components (10) arranged along the axis (20).
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fügen der Baugruppen (12) in einer Atmosphäre mit erhöhter Temperatur erfolgt, wobei die Temperatur der Atmosphäre insbesondere zwischen 500 °C und 1000 °C beträgt. 3. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the assemblies (12) are joined in an atmosphere with an elevated temperature, the temperature of the atmosphere being in particular between 500 °C and 1000 °C.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauteile (10) zumindest zeitabschnittsweise einem Vakuum ausgesetzt werden. 4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the components (10) are at least temporarily exposed to a vacuum.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trennmittel (30) ein flächiger Festkörper (32) ist. 5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the separating means (30) is a flat solid body (32).
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trennmittel (30) Kohlenstofffasern umfasst. 6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the separating means (30) comprises carbon fibers.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trennmittel (30) ferner ein Mittel enthält, welches die Haftung des Trennmittels (30) an der Oberfläche des Gegenstands (15) verringert, oder dass das Trennmittel (30) einer Oberflächenbehandlung unterzogen wird, um die Haftung des Trennmittels (30) an der Oberfläche des Gegenstands (15) zu verringern. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Trennmittel (30) ein Vlies, Papier oder Gewebe verwendet wird, welches die Fasern enthält. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauteile (10) metallische Bauteile (10) sind, wobei die Bauteile (10) insbesondere aus Titan hergestellt sind. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Baugruppe (12) eine Bipolarplatte (40) oder eine Monopolarplatte, beispielsweise eine anodenseitige Monopolarplatte (42) oder eine kathodenseitige Monopolarplatte (44), zur Ausbildung eines Elektrolyse- oder Brennstoffzellenstapels ist. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Bipolarplatte (40) folgende Bauteile (10) umfasst, die miteinander gefügt werden: 7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the release agent (30) further contains an agent which reduces the adhesion of the release agent (30) to the surface of the object (15), or that the release agent (30) undergoes a surface treatment is subjected to reduce the adhesion of the release agent (30) to the surface of the article (15). Method according to one of the preceding claims, characterized in that a fleece, paper or fabric containing the fibers is used as the separating agent (30). Method according to one of the preceding claims, characterized in that the components (10) are metallic components (10), the components (10) being produced in particular from titanium. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one assembly (12) is a bipolar plate (40) or a monopolar plate, for example an anode-side monopolar plate (42) or a cathode-side monopolar plate (44), for forming an electrolysis or fuel cell stack . Method according to the preceding claim, characterized in that the bipolar plate (40) comprises the following components (10) which are joined together:
- eine metallische Trenneinrichtung, die dazu ausgelegt ist, eine fluiddichte Abdichtung zwischen einer Anodenseite und einer Kathodenseite zu erzeugen, und die sowohl anoden- als auch kathodenseitig jeweils mit Fluidzuführkanälen und Fluidabführkanälen versehen ist, - a metallic separator which is designed to produce a fluid-tight seal between an anode side and a cathode side and which is provided with fluid supply channels and fluid discharge channels on both the anode and cathode sides,
- zwei metallische Strömungsverteilereinheiten, die anoden- und kathodenseitig benachbart zur Trenneinrichtung angeordnet sind, wobei jede Strömungsverteilereinheit dazu ausgelegt ist, ein ihr über die Trenneinrichtung zugeführtes Fluid zwischen den Fluidzuführkanälen und den Fluidabführkanälen zu verteilen, - Two metallic flow distributor units, which are arranged on the anode and cathode side adjacent to the separating device, each flow distributor unit being designed to distribute a fluid supplied to it via the separating device between the fluid supply channels and the fluid discharge channels,
- fluiddicht an die Trenneinrichtung angebundene metallische Rahmenelemente, die jeweils eine der Strömungsverteilereinheiten umfänglich fluiddicht einfassen, wobei die Rahmenelemente Durchgangsöffnungen, die dazu ausgelegt sind, den Fluidzuführkanälen ein Fluid zuzuführen, und Durchgangsöffnungen aufweisen, die dazu ausgelegt sind, ein über die Fluidabführkanäle abgeführtes Fluid abzuführen. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den benachbarten Gegenständen (15), die nicht miteinander gefügt werden sollen, eine mehrschichtige Struktur (34) angeordnet ist, wobei die mehrschichtige Struktur (34) eine Trennplatte (36) und auf beiden Seiten der Trennplatte (36) angeordnete Trennmittel (30) umfasst. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass das Trennmittel (30) unmittelbar zwischen den benachbarten Gegenständen (15), die nicht miteinander gefügt werden sollen, angeordnet ist. Verwendung eines Trennmittels (30), welches Fasern oder Graphen umfasst, zum Trennen zweier benachbarter Gegenstände (15) in einem Verfahren zur- Metallic frame elements which are connected to the separating device in a fluid-tight manner and which each enclose one of the flow distributor units circumferentially in a fluid-tight manner, the frame elements having through-openings which are designed to supply a fluid to the fluid-supply channels and through-openings which are designed to carry away a fluid discharged via the fluid-discharging channels . Method according to one of Claims 1 to 11, characterized in that a multi-layer structure (34) is arranged between the adjacent objects (15) which are not intended to be joined together, the multi-layer structure (34) having a separating plate (36) and separating means (30) arranged on both sides of the separating plate (36). Method according to one of Claims 1 to 11, characterized in that the separating means (30) is arranged directly between the adjacent objects (15) which are not intended to be joined together. Use of a separating agent (30), which comprises fibers or graphene, for separating two adjacent objects (15) in a method for
Herstellung zumindest einer Baugruppe (12) durch Schweißen, wobei in dem Verfahren zumindest zwei Bauteile (10) unter Aufbringung einer entlang einer Achse (20) wirkenden Kraft F miteinander gefügt werden. Verwendung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Baugruppen (12) hergestellt werden und das Trennmittel (30) zwischen Bauteilen (10) unterschiedlicher Baugruppen (12) angeordnet ist. Production of at least one assembly (12) by welding, in which process at least two components (10) are joined together by applying a force F acting along an axis (20). Use according to the preceding claim, characterized in that a plurality of assemblies (12) are produced and the separating means (30) is arranged between components (10) of different assemblies (12).
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