WO2023186684A1 - Device, in particular punch press, for forming sheet metal, and method for producing a monopolar and/or bipolar plate - Google Patents

Device, in particular punch press, for forming sheet metal, and method for producing a monopolar and/or bipolar plate Download PDF

Info

Publication number
WO2023186684A1
WO2023186684A1 PCT/EP2023/057440 EP2023057440W WO2023186684A1 WO 2023186684 A1 WO2023186684 A1 WO 2023186684A1 EP 2023057440 W EP2023057440 W EP 2023057440W WO 2023186684 A1 WO2023186684 A1 WO 2023186684A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
plate
die
pressure distribution
monopolar
die plate
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/057440
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Giel ROMPEN
Theo Janssen
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
Publication of WO2023186684A1 publication Critical patent/WO2023186684A1/en

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D13/00—Corrugating sheet metal, rods or profiles; Bending sheet metal, rods or profiles into wave form
    • B21D13/02—Corrugating sheet metal, rods or profiles; Bending sheet metal, rods or profiles into wave form by pressing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D22/00—Shaping without cutting, by stamping, spinning, or deep-drawing
    • B21D22/02—Stamping using rigid devices or tools
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0204—Non-porous and characterised by the material
    • H01M8/0206—Metals or alloys
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0247—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the form
    • H01M8/0254—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the form corrugated or undulated

Abstract

The invention relates to a device, in particular a punch press, for forming sheet metal in order to produce a monopolar and/or bipolar plate. The device comprises a die with a first and a second die insert, and at least one die set has a die plate and a pressure distributing plate (1) resting against the rear face of the die plate. According to the invention, the pressure distributing plate (1) surface (2) lying against the die plate is designed to have multiple steps such that a central plateau (3) which rests against the die plate is formed with circumferential steps (4, 5, 6, 7). The invention additionally relates to a method for producing a monopolar and/or bipolar plate using a device according to the invention.

Description

Beschreibung Description
Titel: Title:
Vorrichtung, insbesondere Stanzpresse, zum Umformen eines Metallblechs sowie Verfahren zur Herstellung einer Monopolar- und/oder Bipolarplate Device, in particular punching press, for forming a metal sheet and method for producing a monopolar and/or bipolar plate
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, insbesondere eine Stanzpresse, zum Umformen eines Metallblechs. Das mit Hilfe der Vorrichtung umgeformte Metallblech soll bei der Herstellung elektrochemischer Zellen, beispielsweise Brennstoffzellen, als Monopolar- und/oder als Bipolarplate einsetzbar sein. The invention relates to a device, in particular a punching press, for forming a metal sheet. The metal sheet formed with the aid of the device should be usable as a monopolar and/or bipolar plate in the production of electrochemical cells, for example fuel cells.
Des Weiteren wird ein Verfahren zur Herstellung einer Monopolar- und/oder Bipolarplatte vorgeschlagen. Furthermore, a method for producing a monopolar and/or bipolar plate is proposed.
Stand der Technik State of the art
Elektrochemische Zellen sind Energiewandler. Brennstoffzellen beispielsweise wandeln Wasserstoff und Sauerstoff in elektrische Energie, Wärme und Wasser. In mobilen Anwendungen kann mit Hilfe der elektrischen Energie ein Fahrzeug angetrieben werden. Electrochemical cells are energy converters. Fuel cells, for example, convert hydrogen and oxygen into electrical energy, heat and water. In mobile applications, a vehicle can be powered with the help of electrical energy.
Zur Leistungssteigerung werden üblicherweise mehrere Brennstoffzellen übereinanderliegend angeordnet und zu einem Brennstoffzellenstapel bzw. „Stack“ verbunden. Zwischen zwei Brennstoffzellen sind jeweils sogenannte Bipolarplatten angeordnet, die in der Regel aus zwei aufeinanderliegenden einzelnen Metallblechen bestehen, den sogenannten Monopolarplatten. Zur Ausbildung von Strömungsfeldern bzw. Strömungskanälen sind die Metallbleche geprägt. Über außenliegende bzw. den Brennstoffzellen zugewandte Strömungskanäle erfolgt die Versorgung der einzelnen Brennstoffzellen mit den benötigten Reaktionsgasen. Über ein innenliegendes bzw. ein zwischen zwei Metallblechen ausgebildetes Strömungsfeld wird ein Kühlmittel transportiert, das der Abfuhr der während der elektrochemischen Reaktion in den Brennstoffzellen anfallenden Wärme dient. Zur Medientrennung sind zwischen den aufeinanderliegenden Metallblechen Dichtungen eingelegt. To increase performance, several fuel cells are usually arranged one above the other and connected to form a fuel cell stack. So-called bipolar plates are arranged between two fuel cells, which usually consist of two individual metal sheets lying on top of each other, the so-called monopolar plates. The metal sheets are embossed to form flow fields or flow channels. The individual fuel cells are supplied with the required reaction gases via external flow channels or flow channels facing the fuel cells. A coolant is transported via an internal flow field or a flow field formed between two metal sheets, which is used to dissipate the heat generated during the electrochemical reaction in the fuel cells serves. To separate media, seals are inserted between the metal sheets lying on top of each other.
Die zur Herstellung von Monopolar- oder Bipolarplatten verwendeten Metallbleche werden üblicherweise in einem Arbeitsschritt gestanzt und umgeformt bzw. geprägt. Neben den bereits erwähnten Strömungskanälen können dabei weitere funktionsrelevante feingranulare Strukturen eingebracht werden. Hieraus resultieren extrem filigrane Einzelplatten. Diese müssen zur Herstellung einer Bipolarplatte exakt übereinandergelegt und in der Weise miteinander verbunden werden, dass ein nach außen dichter Hohlkörper geschaffen wird. Das Thema Maßgenauigkeit spielt dabei eine große Rolle, insbesondere beim Stanzen und Umformen der Metallbleche. The metal sheets used to produce monopolar or bipolar plates are usually punched and formed or embossed in one step. In addition to the flow channels already mentioned, further function-relevant fine-grained structures can be introduced. This results in extremely delicate individual panels. To produce a bipolar plate, these must be placed exactly one on top of the other and connected to one another in such a way that an externally sealed hollow body is created. The issue of dimensional accuracy plays a major role, especially when punching and forming metal sheets.
Aus der DE 10 2018 102 314 Al ist eine Matrizenanordnung für eine Stanzpresse zur Herstellung von Bipolarplatten bekannt, die einen ersten und einen zweiten Matrizensatz umfasst. Jeder Matrizensatz weist eine Matrizenplatte, eine Matrizen Versteifung und einen Matrizenschuh auf. Zur Herstellung einer Bipolarplatte wird ein Metallblech zwischen die beiden Matrizensätze gelegt und durch Zusammenführen der beiden Matrizensätze umgeformt. Aufgrund der Kräfte, die beim Umformen auf das Metallblech einwirken, neigt ein mittlerer Bereich des ersten und/oder zweiten Matrizensatzes der Matrizenanordnung dazu, in Bezug auf die jeweils außenliegenden Bereiche nachzugeben. Dies führt zu einer ungleichmäßigen Verteilung des Umformdrucks über die gesamte umzuformende Fläche, so dass im Metallblech Strömungskanäle unterschiedlicher Tiefe entstehen. Um dem entgegenzuwirken, wird in der DE 0 2018 102 314 Al mindestens ein Matrizensatz mit einer gekrümmten Matrizenversteifung vorgeschlagen. Die gekrümmte Matrizen Versteifung weist eine an der Matrizen platte anliegende Fläche auf, die in Quer- und in Längsrichtung konvex geformt ist. Die Matrizenplatte ist demnach mittig durch die gekrümmte Matrizenversteifung besser abgestützt, so dass sie während des Umformprozesse in der Stanzpresse starr bleibt und einen mittlerem Umformdruck gleichmäßig über die gesamte Fläche des umzuformenden Metallblechs verteilt. Auf diese Weise werden Strömungskanäle einheitlicher Tiefe erzielt. From DE 10 2018 102 314 A1 a die arrangement for a punching press for producing bipolar plates is known, which comprises a first and a second set of dies. Each die set has a die plate, a die stiffener and a die shoe. To produce a bipolar plate, a metal sheet is placed between the two sets of dies and formed by bringing the two sets of dies together. Due to the forces that act on the metal sheet during forming, a central region of the first and/or second die set of the die arrangement tends to give way in relation to the respective outer regions. This leads to an uneven distribution of the forming pressure over the entire surface to be formed, so that flow channels of different depths are created in the metal sheet. To counteract this, at least one set of dies with a curved die stiffener is proposed in DE 0 2018 102 314 Al. The curved matrix stiffener has a surface that rests on the matrix plate and is convex in the transverse and longitudinal directions. The die plate is therefore better supported in the middle by the curved die stiffener, so that it remains rigid during the forming process in the punching press and distributes a medium forming pressure evenly over the entire surface of the metal sheet to be formed. In this way, flow channels of uniform depth are achieved.
Der vorliegenden Erfindung ist mit der Aufgabe befasst, die Herstellung von Mo- nopolar- und/oder Bipolarplatten unter Einhaltung der geforderten Maßgenauig- keit weiter zu vereinfachen, um eine wirtschaftliche Massenproduktion von Mo- nopolar- und/oder Bipolarplatten zu ermöglichen. The present invention is concerned with the task of producing monopolar and/or bipolar plates while maintaining the required dimensional accuracy. To further simplify the process in order to enable economical mass production of monopolar and/or bipolar plates.
Zur Lösung der Aufgabe wird die Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen. Darüber hinaus wird ein Verfahren zur Herstellung einer Monopolar- und/oder Bipolarplatte angegeben. To solve the problem, the device with the features of claim 1 is proposed. Advantageous developments of the invention can be found in the subclaims. In addition, a method for producing a monopolar and/or bipolar plate is specified.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention
Die vorgeschlagene Vorrichtung dient dem Umformen eines Metallblechs zur Herstellung einer Monopolar- und/oder Bipolarplatte. Bei der vorgeschlagenen Vorrichtung kann es sich insbesondere um eine Stanzpresse handeln. Die vorgeschlagene Vorrichtung umfasst eine Matrize mit einem ersten und einem zweiten Matrizensatz, wobei zumindest ein Matrizensatz eine Matrizenplatte und eine rückseitig an der Matrizenplatte anliegende Druckverteilungsplatte aufweist. Erfindungsgemäß ist die an der Matrizenplatte anliegende Oberfläche der Druckverteilungsplatte mehrfach gestuft ausgeführt, so dass ein an der Matrizen platte anliegendes, zentrales Plateau mit umlaufenden Stufen ausgebildet wird. The proposed device is used to shape a metal sheet to produce a monopolar and/or bipolar plate. The proposed device can in particular be a punching press. The proposed device comprises a die with a first and a second set of dies, with at least one set of dies having a die plate and a pressure distribution plate resting on the back of the die plate. According to the invention, the surface of the pressure distribution plate resting on the die plate is designed to be multi-stepped, so that a central plateau with circumferential steps resting on the die plate is formed.
Das an der Matrizenplatte anliegende zentrale Plateau der Druckverteilungsplatte stellt sicher, dass die Matrizenplatte während des Umformprozesses mittig nicht nachgeben kann. Die Matrizenplatte bleibt beim Umformen über ihre gesamte Fläche starr. Das heißt, dass im Metallblech Strömungskanäle gleicher Tiefe ausgebildet werden. The central plateau of the pressure distribution plate resting on the die plate ensures that the die plate cannot give way in the middle during the forming process. The die plate remains rigid over its entire surface during forming. This means that flow channels of the same depth are formed in the metal sheet.
Mit Hilfe der gestuft ausgeführten Druckverteilungsplatte kann demnach der gleiche Effekt erzielt werden wie mit Hilfe der eingangs erwähnten konvex geformten Matrizenversteifung. Die gestufte Oberfläche der Druckverteilungsplatte der vorgeschlagenen Vorrichtung ist jedoch deutlich einfacher zu fertigen als eine in Quer- und Längsrichtung konvexe Fläche. Das heißt, dass Fertigungstoleranzen bei der Herstellung der Druckverteilungsplatte minimiert werden, die ebenfalls zu einer höheren Maßgenauigkeit des mit Hilfe der vorgeschlagenen Vorrichtung umgeformten Metallblechs beitragen. Zudem kann der Matrizensatz kostengünstiger gefertigt werden, was sich insbesondere bei der Massenproduktion von Mo- nopolar- und/oder Bipolarplatten als Vorteil erweist. Die gestuft ausgeführte Druckverteilungsplatte kann in einfacher Weise durch Stapeln dünner Metall platten gefertigt werden. Die einzelnen Metallplatten werden zuvor auf Maß geschnitten, aufeinandergelegt und anschließend miteinander verbunden. Über die Dicke der Platten kann zugleich die Stufenhöhe eingestellt werden. With the help of the stepped pressure distribution plate, the same effect can be achieved as with the help of the convex shaped matrix stiffener mentioned at the beginning. However, the stepped surface of the pressure distribution plate of the proposed device is significantly easier to manufacture than a surface that is convex in the transverse and longitudinal directions. This means that manufacturing tolerances in the manufacture of the pressure distribution plate are minimized, which also contribute to a higher dimensional accuracy of the metal sheet formed using the proposed device. In addition, the die set can be manufactured more cost-effectively, which is particularly advantageous in the mass production of monopolar and/or bipolar plates. The stepped pressure distribution plate can be easily manufactured by stacking thin metal plates. The individual metal plates are previously cut to size, placed on top of each other and then connected to each other. The step height can also be adjusted via the thickness of the panels.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das an der Matrizenplatte anliegende zentrale Plateau der Druckverteilungsplatte eine Rechteckform auf und ist sowohl in Längsrichtung als auch in Querrichtung der Druckverteilungsplatte mittig angeordnet. Die Rechteckform des Plateaus ist an die in der Regel rechteckige Form des Strömungsfelds einer Monopolar- und/oder Bipolarplatte angepasst. Zudem kann die Rechteckform des Plateaus in einfacher Weise mit Hilfe einer rechteckigen Metallplatte realisiert werden. According to a preferred embodiment of the invention, the central plateau of the pressure distribution plate resting on the die plate has a rectangular shape and is arranged centrally both in the longitudinal direction and in the transverse direction of the pressure distribution plate. The rectangular shape of the plateau is adapted to the generally rectangular shape of the flow field of a monopolar and/or bipolar plate. In addition, the rectangular shape of the plateau can be easily realized using a rectangular metal plate.
Bevorzugt sind die das zentrale Plateau umgebenden Stufen in Längs- und in Querrichtung jeweils achssymmetrisch in Bezug auf eine Mittelsenkrechte ausgebildet. Die in Längs- und in Querrichtung jeweils achssymmetrische Ausbildung der Stufen führt zu einer in Längs- und in Querrichtung achssymmetrischen und damit gleichmäßigen Druckverteilung. The steps surrounding the central plateau are preferably designed to be axially symmetrical in the longitudinal and transverse directions with respect to a bisector. The axially symmetrical design of the steps in the longitudinal and transverse directions leads to an axially symmetrical and therefore uniform pressure distribution in the longitudinal and transverse directions.
Ferner wird vorgeschlagen, dass zumindest eine das zentrale Plateau umgebende Stufe umlaufend eine variierende Breite aufweist. Über die variierende Breite der Stufe kann besser zwischen den unterschiedlichen Abmessungen der Druckverteilungsplatte in Längs- und in Querrichtung vermittelt werden. Die Breite der Stufe ist hierzu in Längsrichtung größer als in Querrichtung. Die mindestens eine Stufe mit variierender Breite ist vorzugsweise unmittelbar am zentralen Plateau angeordnet. It is further proposed that at least one step surrounding the central plateau has a varying width all around. The varying width of the step can be used to better communicate between the different dimensions of the pressure distribution plate in the longitudinal and transverse directions. For this purpose, the width of the step is larger in the longitudinal direction than in the transverse direction. The at least one step with varying width is preferably arranged directly on the central plateau.
Alternativ oder ergänzend wird vorgeschlagen, dass zumindest eine das zentrale Plateau umgebende Stufe umlaufend die gleiche Breite aufweist. Über eine umlaufend gleichbreite Stufe kann insbesondere eine gleichmäßige Abstützung der Matrizenplatte an ihren Rändern erzielt werden, so dass vorzugsweise die mindestens eine Stufe randseitig angeordnet ist. Vorteilhafterweise sind die das Plateau umgebenden Stufen gleich hoch ausgeführt. Die Stufen können dann aus demselben Plattenmaterial hergestellt werden, was die Herstellung des Matrizensatzes weiter vereinfacht. Entsprechend sinken auch die Herstellungskosten. Alternatively or additionally, it is proposed that at least one step surrounding the central plateau has the same width all around. In particular, uniform support of the matrix plate at its edges can be achieved via a step of the same width all around, so that the at least one step is preferably arranged on the edge. Advantageously, the steps surrounding the plateau are of the same height. The steps can then be made from the same sheet material, further simplifying the manufacture of the die set. The manufacturing costs also fall accordingly.
Des Weiteren bevorzugt ist das zentrale Plateau der Druckverteilungsplatte von mindestens zwei, beispielsweise drei oder vier, Stufen umgeben. Je mehr Stufen das zentrale Plateau umgeben, desto feinteiliger kann der Höhenunterschied ausgeglichen werden, der zwischen der Höhe des zentralen Plateaus und der randseitigen Stufe herrscht. Furthermore, the central plateau of the pressure distribution plate is preferably surrounded by at least two, for example three or four, steps. The more steps surround the central plateau, the more finely the difference in height that exists between the height of the central plateau and the step on the edge can be compensated for.
Bevorzugt weisen beide Matrizensätze jeweils eine Matrizen platte und eine rückseitig an der Matrizen platte anliegende Druckverteilungsplatte mit mehrfach gestufter Oberfläche auf. Das heißt, dass beide Matrizensätze analog ausgeführt sind. Demzufolge sind die Matrizenplatten beider Matrizensätze durch die gestuft ausgeführten Druckverteilungsplatten jeweils mittig besser abgestützt als in ihren Randbereichen. Dadurch ist sichergestellt, dass auf beiden Seiten des Metallblechs Strömungskanäle gleicher Tiefe ausgebildet werden. Both sets of dies preferably each have a die plate and a pressure distribution plate with a multi-stepped surface that rests on the back of the die plate. This means that both sets of matrices are designed analogously. As a result, the die plates of both sets of dies are better supported in the middle than in their edge areas by the stepped pressure distribution plates. This ensures that flow channels of the same depth are formed on both sides of the metal sheet.
Darüber hinaus wird ein Verfahren zur Herstellung einer Monopolar- und/oder Bipolarplatte unter Verwendung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgeschlagen. Bei dem Verfahren wird ein Metallblech zwischen die beiden Matrizensätze der Vorrichtung gelegt und mit Hilfe der beiden Matrizensätze umgeformt. Die Umformkraft wird dabei über eine Matrizen platte eines Matrizensatzes auf das Metallblech übertragen an der rückseitig eine Druckverteilungsplatte anliegt, deren an der Matrizenplatte anliegende Oberfläche mehrfach gestuft ausgeführt ist. In addition, a method for producing a monopolar and/or bipolar plate using a device according to the invention is proposed. In the process, a metal sheet is placed between the two sets of dies of the device and formed using the two sets of dies. The forming force is transferred to the metal sheet via a die plate of a die set, on which a pressure distribution plate rests on the back, the surface of which rests against the die plate and is designed to be multi-stepped.
Mit Hilfe der gestuft ausgeführten Druckverteilungsplatte wird die Matrizenplatte mittig optimal abgestützt, so dass sie während des Umform prozesses mittig nicht mehr nachgeben kann. Die mit Hilfe der Matrizen platte in das Metallblech eingebrachten Strömungskanäle weisen somit alle die gleiche Tiefe auf. With the help of the stepped pressure distribution plate, the die plate is optimally supported in the middle so that it can no longer give in the middle during the forming process. The flow channels introduced into the metal sheet with the help of the die plate therefore all have the same depth.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Diese zeigen: Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Druckverteilungsplatte einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und The invention is explained in more detail below with reference to the accompanying drawing. These show: Fig. 1 is a top view of a pressure distribution plate of a device according to the invention and
Fig. 2 eine Seitenansicht der Druckverteilungsplatte der Fig. 1. Fig. 2 is a side view of the pressure distribution plate of Fig. 1.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen Detailed description of the drawings
Die Draufsicht der Figur 1 zeigt eine Druckverteilungsplatte 1 eines Matrizensatzes einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, die eine mehrfach gestuft ausgeführte Oberfläche 2 aufweist. Die Druckverteilungsplatte 1 bildet somit ein zentrales Plateau 3 aus, das umlaufend von Stufen 4, 5, 6, 7 umgeben ist. Das Plateau 3 sowie die Stufen 4, 5, 6, 7 sind sowohl in Längsrichtung als auch in Querrichtung jeweils achssymmetrisch in Bezug auf eine Mittelsenkrechte Ml, M2 ausgebildet, so dass die Druckverteilungsplatte 1 im Wesentlichen die Form einer Stufenpyramide aufweist (siehe auch Figur 2). Dabei weisen jedoch nicht alle Stufen 4, 5, 6, 7 umlaufend eine gleiche Breite auf. Dies trifft nur auf die randseitige Stufe 7 zu. Die anderen Stufen 4, 5, 6 weisen umlaufend jeweils eine variierende Breite auf, und zwar ist die Breite in Längsrichtung jeweils größer als in Querrichtung. Auf diese Weise kann über die Stufen zwischen den unterschiedlichen Abmessungen in Längs- und in Querrichtung vermittelt werden. The top view of Figure 1 shows a pressure distribution plate 1 of a die set of a device according to the invention, which has a multi-stepped surface 2. The pressure distribution plate 1 thus forms a central plateau 3, which is surrounded all around by steps 4, 5, 6, 7. The plateau 3 and the steps 4, 5, 6, 7 are designed to be axially symmetrical in both the longitudinal and transverse directions with respect to a bisector M1, M2, so that the pressure distribution plate 1 essentially has the shape of a step pyramid (see also Figure 2 ). However, not all steps 4, 5, 6, 7 have the same width all around. This only applies to the peripheral level 7. The other steps 4, 5, 6 each have a varying width all around, namely the width in the longitudinal direction is larger than in the transverse direction. In this way, the steps can be used to mediate between the different dimensions in the longitudinal and transverse directions.
Der Figur 2 ist zu entnehmen, dass die Höhen der Stufen 4, 5, 6, 7 jeweils gleich ist, so dass sie aus dem gleichen Plattenmaterial herstellbar sind. Denn vorteilhafterweise werden zur Herstellung der Druckverteilungsplatte 1 mehrere rechteckige Einzelplatten unterschiedlicher Größe aus einem Plattenmaterial ausgeschnitten und dann der Größe nach aufeinandergelegt und fixiert. From Figure 2 it can be seen that the heights of the steps 4, 5, 6, 7 are each the same, so that they can be made from the same plate material. To produce the pressure distribution plate 1, several rectangular individual plates of different sizes are advantageously cut out of a plate material and then placed on top of each other according to size and fixed.

Claims

Ansprüche Expectations
1. Vorrichtung, insbesondere Stanzpresse, zum Umformen eines Metallblechs zur Herstellung einer Monopolar- und/oder Bipolarplatte, wobei die Vorrichtung eine Matrize mit einem ersten und einem zweiten Matrizensatz umfasst und wobei zumindest ein Matrizensatz eine Matrizen platte und eine rückseitig an der Matrizen platte anliegende Druckverteilungsplatte (1) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die an der Matrizenplatte anliegende Oberfläche (2) der Druckverteilungsplatte (1) mehrfach gestuft ausgeführt ist, so dass ein an der Matrizenplatte anliegendes, zentrales Plateau (3) mit umlaufenden Stufen (4, 5, 6, 7) ausgebildet wird. 1. Device, in particular punching press, for forming a metal sheet to produce a monopolar and / or bipolar plate, the device comprising a die with a first and a second set of dies and at least one set of dies having a die plate and a die plate resting on the back of the die plate Pressure distribution plate (1), characterized in that the surface (2) of the pressure distribution plate (1) resting on the die plate is designed to be multi-stepped, so that a central plateau (3) resting on the die plate has circumferential steps (4, 5, 6, 7) is trained.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zentrale Plateau (3) eine Rechteckform aufweist und sowohl in Längsrichtung als auch in Querrichtung der Druckverteilungsplatte (1) mittig angeordnet. 2. Device according to claim 1, characterized in that the central plateau (3) has a rectangular shape and is arranged centrally both in the longitudinal direction and in the transverse direction of the pressure distribution plate (1).
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die das zentrale Plateau (3) umgebenden Stufen (4, 5, 6, 7) in Längs- und in Querrichtung jeweils achssymmetrisch in Bezug auf eine Mittelsenkrechte (Ml, M2) ausgebildet sind. 3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the steps (4, 5, 6, 7) surrounding the central plateau (3) are each axially symmetrical in the longitudinal and transverse directions with respect to a bisector (Ml, M2). are.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine das zentrale Plateau (3) umgebende Stufe (4, 5) umlaufend eine variierende Breite aufweist. 4. Device according to one of the preceding claims, characterized in that at least one step (4, 5) surrounding the central plateau (3) has a varying width all around.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine das zentrale Plateau (3) umgebende Stufe (6, 7) umlaufend die gleiche Breite aufweist. 6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die das Plateau (3) umgebenden Stufen (4, 5, 5. Device according to one of the preceding claims, characterized in that at least one step (6, 7) surrounding the central plateau (3) has the same width all around. 6. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the steps (4, 5,
6, 7) gleich hoch ausgeführt sind. 6, 7) are of the same height.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Plateau (3) von mindestens zwei, beispielsweise drei oder vier, Stufen (4, 5, 6, 7) umgeben ist. 7. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the plateau (3) is surrounded by at least two, for example three or four, steps (4, 5, 6, 7).
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beide Matrizensätze jeweils eine Matrizenplatte und eine rückseitig an der Matrizen platte anliegende Druckverteilungsplatte (1) mit mehrfach gestufter Oberfläche aufweisen. 8. Device according to one of the preceding claims, characterized in that both sets of dies each have a die plate and a pressure distribution plate (1) with a multi-stepped surface which rests on the back of the die plate.
9. Verfahren zur Herstellung einer Monopolar- und/oder Bipolarplatte unter Verwendung einer Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Metallblech zwischen die beiden Matrizensätze der Vorrichtung gelegt und mit Hilfe der beiden Matrizensätze umgeformt wird, wobei die Umformkraft über eine Matrizen platte eines Matrizensatzes auf das Metallblech übertragen wird, an der rückseitig eine Druckverteilungsplatte (1) anliegt, deren an der Matrizenplatte anliegende Oberfläche (2) mehrfach gestuft ausgeführt ist. 9. A method for producing a monopolar and/or bipolar plate using a device according to one of the preceding claims, wherein a metal sheet is placed between the two sets of dies of the device and is formed with the aid of the two sets of dies, the forming force being transmitted via a die plate of a die set is transferred to the metal sheet, on the back of which a pressure distribution plate (1) rests, the surface (2) of which rests on the matrix plate and is designed to be multi-stepped.
PCT/EP2023/057440 2022-03-28 2023-03-23 Device, in particular punch press, for forming sheet metal, and method for producing a monopolar and/or bipolar plate WO2023186684A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102022203004.4 2022-03-28
DE102022203004.4A DE102022203004A1 (en) 2022-03-28 2022-03-28 Device, in particular punching press, for forming a metal sheet and method for producing a monopolar and/or bipolar plate

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023186684A1 true WO2023186684A1 (en) 2023-10-05

Family

ID=85800290

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2023/057440 WO2023186684A1 (en) 2022-03-28 2023-03-23 Device, in particular punch press, for forming sheet metal, and method for producing a monopolar and/or bipolar plate

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102022203004A1 (en)
WO (1) WO2023186684A1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011105518A1 (en) * 2011-06-24 2012-12-27 Daimler Ag Apparatus for manufacturing molded structure e.g. bipolar plate for fuel cell, has combined shaping and cutting tools to form molded structure completely
KR20140140270A (en) * 2013-05-29 2014-12-09 오기환 Press method using the surface of the cookware
US9630233B2 (en) * 2011-12-22 2017-04-25 Feintool International Holding Ag Method and apparatus to manufacture metallic bipolar plates
DE102018102314A1 (en) 2017-02-06 2018-08-09 GM Global Technology Operations LLC MATERIAL ARRANGEMENT FOR A PUNCH PRESS

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107052118A (en) 2017-05-09 2017-08-18 哈尔滨工业大学（威海） Fuel battery double plates are combined flexible die forming device and method
CN207463949U (en) 2017-09-08 2018-06-08 徐煜 The punching press sectional die of the metal flow field plate of Proton Exchange Membrane Fuel Cells
CN114472724A (en) 2022-01-20 2022-05-13 山东大学 Fuel cell metal polar plate lubrication stamping method and polar plate workpiece

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011105518A1 (en) * 2011-06-24 2012-12-27 Daimler Ag Apparatus for manufacturing molded structure e.g. bipolar plate for fuel cell, has combined shaping and cutting tools to form molded structure completely
US9630233B2 (en) * 2011-12-22 2017-04-25 Feintool International Holding Ag Method and apparatus to manufacture metallic bipolar plates
KR20140140270A (en) * 2013-05-29 2014-12-09 오기환 Press method using the surface of the cookware
DE102018102314A1 (en) 2017-02-06 2018-08-09 GM Global Technology Operations LLC MATERIAL ARRANGEMENT FOR A PUNCH PRESS

Also Published As

Publication number Publication date
DE102022203004A1 (en) 2023-09-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102018102314B4 (en) Matrix arrangement for an embossing press
EP2608299B1 (en) Device and method for manufacturing metallic bipolar panels
DE19910487C1 (en) Manufacturing bipolar plates for fuel cells involves molding plate or forming liquid and gas channels by making impressions in plate, and applying sealing elements in tool in two successive steps
DE102004058191B4 (en) Press molding process for metal separators for fuel cells
WO2015172946A1 (en) Bipolar plate and layer structure on the bipolar plate
EP3652798B1 (en) Fuel cell plate, bipolar plate and fuel cell structure
DE102007059449B4 (en) Fuel cell system and compression support system with planar strips
WO2023186684A1 (en) Device, in particular punch press, for forming sheet metal, and method for producing a monopolar and/or bipolar plate
WO2012069108A1 (en) Method and device for producing components for an electrochemical cell, in particular a fuel cell, or an electrochemical energy store
WO2020064975A1 (en) Separator plate and electrochemical system
DE102018104073A1 (en) SYSTEM AND METHOD FOR THE TECHNICAL FIELD OF MANUFACTURING CHANNELS IN A BIPOLAR PLATE
DE102008033209A1 (en) Fuel cell arrangement i.e. polymer-electrolyte-membrane fuel cell arrangement, for vehicle, has rods arranged relative to each other, such that electrode-arrangement arranged between bipolar plates is corrugated in mounted condition
DE102018213155A1 (en) Fuel cell and fuel cell stack
DE102010048761B4 (en) A method of fabricating a bipolar plate for a fuel cell stack and bipolar plate
DE102011075677A1 (en) Energy storage module for battery for driving e.g. electric car, has prismatic storage cells arranged one behind other and clamped between two end plates by tie rods, where end plates are designed as push plates or punching plates
DE102018200842A1 (en) Fuel cell plate, bipolar plates and fuel cell assembly
WO2023104239A1 (en) Bipolar plate, and method for embossing a channel structure
DE102010056002A1 (en) Method of manufacturing bipolar plate for fuel cell stack used in vehicle, involves applying sealing elements on both sides of coolant channel formed by interconnecting cathode and anode plates together
DE102021105712B3 (en) Bipolar plate for a fuel cell and method for manufacturing a bipolar plate
EP1496328A2 (en) Apparatus comprising fluids guiding means and process for using such apparatus
DE102021206936A1 (en) Method for manufacturing a battery cell, battery cell and motor vehicle
WO2017102238A1 (en) Method for producing a bipolar plate
WO2023222627A1 (en) Electrode plate with integrated current transmitter structure, and electrode pack unit
DE102021122496A1 (en) Bipolar plate and manufacturing process
DE102019007298A1 (en) Method for producing a partial plate of a bipolar plate

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 23714674

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1