WO2025082558A1 - Method for connecting metal circuit boards by means of high-energy radiation - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a method for joining metallic circuit boards by means of high-energy radiation, wherein band-shaped carrier strips or separate flat components are aligned and brought together as individual plates, moved in a production line, pressed together with a pair of rollers and joined together by means of high-energy radiation.
- Various technical objects consist of at least two metal plates joined together to form a flat base body. They have contours that form cavities between the facing inner surfaces of the metal plates, which are functionally relevant to the respective technical object.
- Typical objects in this regard include heat exchangers and bipolar plates for fuel cells.
- DE 43 33 904 A discloses a heat exchanger for two flowing media with parallel flow channels.
- This heat exchanger consists of metal plates stacked on top of each other in layers, each with a profile to form a flow channel. Each plate lying on top covers the flow channels of the plate below.
- bipolar plates are manufactured by progressively feeding two separate plate strands in strip form from two spaced-apart devices onto one another in a feed process, pressing them together by rollers and joining them together in the effective area of the rollers.
- the metal plates for the heat exchangers or bipolar plates are preferably joined together by means of high-energy radiation, in particular by electron beam or laser welding.
- rollers are used as transport and clamping elements, exerting contact pressure on the components.
- the components are guided between the rollers and conveyed away from them by rotating the rollers, enabling continuous production.
- One roller is transparent so that a laser beam can be guided through it. This laser beam is focused on the workpiece and creates a welded joint.
- Confirmation copy EP 4 046 739 A1 describes a method for laser welding metallic blanks. Starting with a band-shaped carrier strip in which a positioning and feed geometry is configured on each of its longitudinal sides and in which the contours of separate assemblies are completely formed, two carrier strips configured in this way are aligned with each other using the positioning and feed geometry to ensure identical contours, brought together by a transport system that engages the positioning and feed geometry, displaced longitudinally in a production line by the transport system, pressed together with a pair of rollers, and welded together with a laser beam.
- the object of the invention is to provide a method for manufacturing metallic blanks for bipolar plates, heat exchangers and similar technical objects using high-energy radiation, which method in particular significantly reduces the space requirements of such systems and/or enables optimal adaptation to the existing environment of the production line.
- This object is achieved by carrying out the joining process in at least two separate process steps which are carried out consecutively in time and in at least two different main processing directions, whereby in each process step a group of weld seams is produced with at least one processing stage with at least one pair of rollers and with a high-energy radiation assigned to this pair of rollers.
- the electron beam welding method can be used for this purpose.
- a preferred embodiment alternatively provides for the metallic blanks to be welded together using a laser beam.
- the laser welding process is carried out in at least two separate process steps, which are carried out sequentially and in at least two different main processing directions.
- a group of weld seams is created with at least one processing stage using at least one pair of rollers and lasers assigned to this pair of rollers.
- One embodiment provides that at least a first process step is carried out in a first main processing direction and at least a second process step is carried out in a second main processing direction.
- the second main machining direction is arranged at an angle relative to the first main machining direction, wherein this angle preferably has a maximum size of 90°.
- a further embodiment provides that the first and second main processing directions are each related to the arrangement of a production line.
- Fig. 1 shows a first embodiment of a device for carrying out the method
- Fig. 2 a second embodiment of a device for carrying out the method
- Fig. 3 a third embodiment of a device for carrying out the method
- Fig. 4 a fourth embodiment of a device for carrying out the method
- the production lines shown stylized in the drawing are designed to carry out a method according to the invention for laser welding metallic blanks.
- the starting point for production is at least two initially separate and superimposed band-shaped carrier strips 1, in which a positioning and feed geometry 2 is preferably configured on both longitudinal sides.
- the contours of each separate component are completely formed by stamping, roll stamping, or similar processes, for example the mutually congruent contours of an anode or cathode of a bipolar plate.
- At least one first processing stage 1-1 with at least one first pair of rollers W1 and W2 is arranged along the production line.
- Several lasers are assigned to the roller pair W1 and W2, for example, six lasers each. The specific number of lasers is determined taking into account the arrangement, length, and number of weld seams to be formed. A first group of weld seams is created at processing stage 1-1.
- a second processing stage 1-2 with at least a second roller pair W3 and W4 is optionally provided.
- Several lasers are assigned to the roller pair W3 and W4, for example, also six lasers each.
- a second group of weld seams is created at this processing stage 1-2.
- the band-shaped carrier strip 1 After passing through processing stages 1-1 and 1-2 in a first main processing direction, the band-shaped carrier strip 1 is separated into separate assemblies with a separating cut. These assemblies are subsequently transported and further processed in a second main processing direction.
- the now separated assemblies are further processed in a second main processing direction that is spatially similar but arranged at a right angle to the first main processing direction, rotated by 90°.
- the basic orientation of the two main processing directions is stylized with an arrow each.
- the angle for the change of direction has a maximum size of 90° and can be determined in relation to the first main machining direction. can be aligned either to the left or to the right.
- the second main machining direction can be positioned within a total range of 180° relative to the first main machining direction.
- At least one additional processing stage is now arranged along the production line, with at least one additional roller pair W5 and W6.
- Several lasers are assigned to the roller pair W5 and W6, for example, six lasers each.
- the specific number of lasers is also determined here, taking into account the arrangement, length, and number of weld seams to be formed.
- a third group of weld seams is created at processing stage 2-1.
- a fourth processing stage 2-2 with at least one additional roller pair W7 and W8 is optionally provided.
- Several lasers are assigned to the roller pair W7 and W8, for example, also six lasers each.
- a fourth and final group of weld seams is created at this processing stage 2-2, so that the bipolar plate is completed after passing through this processing stage 2-2.
- the band-shaped carrier strip 1 After passing through processing stage 1-2, the band-shaped carrier strip 1 is cut into separate assemblies, which are then transported and further processed in a second main processing direction.
- the now separated assemblies are not further processed in a spatially identical orientation. Instead, they are rotated by 90°.
- the main processing directions are offset by 90° from each other in this variant, based on the relative position of the production line and the assembly.
- Fig. 3 basically corresponds to the process sequence according to
- Fig. 1 no band-shaped carrier strips are used as the starting point of the Production is not used, but rather individual segments 3 as individual plates. These segments 3 also preferably have a positioning and feed geometry 2 on their long sides.
- At least one first processing stage 1-1 with at least one first pair of rollers W1 and W2 is arranged along the production line.
- Several lasers are assigned to the roller pair W1 and W2, for example, six lasers each. The specific number of lasers is determined taking into account the arrangement, length, and number of weld seams to be formed. A first group of weld seams is created at processing stage 1-1.
- the second processing stage 1-2 with at least a second roller pair W3 and W4 is also optionally provided.
- Several lasers are assigned to the roller pair W3 and W4, for example, again six lasers each.
- a second group of weld seams is created at this processing stage 1-2.
- the already separate assemblies are now further processed in a second main machining direction that is spatially similar but arranged at a right angle to the first main machining direction, rotated by 90°.
- the basic orientation of the two main machining directions is stylized with an arrow.
- the selected 90° change in direction is only an example. Other angles are also possible.
- At least one additional processing stage is now arranged along the production line, with at least one additional roller pair W5 and W6.
- Several lasers are assigned to the roller pair W5 and W6, for example, six lasers each.
- the specific number of lasers is also determined here, taking into account the arrangement, length, and number of weld seams to be formed.
- a third group of weld seams is created at processing stage 2-1.
- a fourth processing stage 2-2 with at least one additional roller pair W7 and W8 is optionally provided.
- Several lasers are assigned to the roller pair W7 and W8, for example, also six lasers each.
- a fourth and final group of weld seams is created at this processing stage 2-2, so that the bipolar plate is completed after passing through this processing stage 2-2.
- an identical process sequence is initially implemented as in the variant according to Fig. 3.
- the assemblies are not further processed in a spatially consistent orientation. Instead, they are rotated by 90°.
- the main processing directions are offset by 90° from each other in this variant, based on the relative position of the production line and the assembly.
- At least one processing stage 2-1 and optionally another processing stage 2-2 with additional roller pairs W5 and W6 or W7 and W8 as well as several associated lasers are now arranged along the production line.
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Abstract
Description
Verfahren zum Verbinden von metallischen Platinen mittels energiereicher Strahlung Method for joining metallic circuit boards using high-energy radiation
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden von metallischen Platinen mittels energiereicher Strahlung, wobei bandförmige Trägerstreifen oder separate flächige Bauteile als Einzelplatten zueinander ausgerichtet und zusammengeführt, in einer Fertigungslinie verlagert, mit einem Walzenpaar aneinander gepresst und mit Hilfe einer energiereichen Strahlung miteinander verbunden werden. The invention relates to a method for joining metallic circuit boards by means of high-energy radiation, wherein band-shaped carrier strips or separate flat components are aligned and brought together as individual plates, moved in a production line, pressed together with a pair of rollers and joined together by means of high-energy radiation.
Verschiedenartige technische Objekte bestehen aus mindestens zwei Metallplatinen, die zu einem flächigen Grundkörper zusammengefügt sind und Konturen aufweisen, die zwischen den einander zugewandten Innenflächen der Metallplatinen Hohlräume ausbilden, die für das jeweilige technische Objekt funktionsrelevant sind. Diesbezüglich typische Objekte sind zum Beispiel Wärmetauscher und Bipolarplatten für Brennstoffzellen. Various technical objects consist of at least two metal plates joined together to form a flat base body. They have contours that form cavities between the facing inner surfaces of the metal plates, which are functionally relevant to the respective technical object. Typical objects in this regard include heat exchangers and bipolar plates for fuel cells.
Aus DE 43 33 904 A ist ein Wärmetauscher für zwei durchströmende Medien mit parallelen Strömungskanälen bekannt. Dieser Wärmetauscher besteht aus schichtweise aufeinander liegenden Metallplatinen mit einem Profil zur Ausbildung eines Strömungskanals. Die jeweils aufliegende Platine deckt dabei die Strömungskanäle der darunterliegenden Platine ab. DE 43 33 904 A discloses a heat exchanger for two flowing media with parallel flow channels. This heat exchanger consists of metal plates stacked on top of each other in layers, each with a profile to form a flow channel. Each plate lying on top covers the flow channels of the plate below.
Gemäß DE 10 2019 202 493 A1 werden Bipolarplatten hergestellt, indem zwei separate Plattenstränge in Bandform aus zwei voneinander beabstandeten Vorrichtungen im Vorschubverfahren zunehmend aufeinander geführt, durch Walzen aufeinander gepresst und im Wirkbereich der Walzen zusammengefügt werden. According to DE 10 2019 202 493 A1, bipolar plates are manufactured by progressively feeding two separate plate strands in strip form from two spaced-apart devices onto one another in a feed process, pressing them together by rollers and joining them together in the effective area of the rollers.
Unabhängig von der jeweils konkreten Ausgestaltung werden die Metallplatinen für die Wärmetauscher oder Bipolarplatten vorzugsweise mittels einer energiereichen Strahlung miteinander verbunden, insbesondere durch Elektronenstrahl- oder Laserschweißen. Regardless of the specific design, the metal plates for the heat exchangers or bipolar plates are preferably joined together by means of high-energy radiation, in particular by electron beam or laser welding.
DE 102 43 833 A1 betrifft eine Lösung zum Laserschweißen dünner Bauteile. Dabei werden Walzen als Transport- und Spannelement eingesetzt, indem die Walzen einen Anpressdruck auf die Bauteile ausüben. Die Bauteile werden durch Rotation der Walzen zwischen diesen hindurch geführt und von den Walzen weggefördert, so dass eine Endlosfertigung möglich ist. Eine Walze ist transparent ausgebildet, so dass ein Laserstrahl durch diese Walze geführt werden kann. Dieser Laserstrahl wird auf das Werkstück fokussiert und bewirkt eine Schweißverbindung. DE 102 43 833 A1 relates to a solution for laser welding thin components. Rollers are used as transport and clamping elements, exerting contact pressure on the components. The components are guided between the rollers and conveyed away from them by rotating the rollers, enabling continuous production. One roller is transparent so that a laser beam can be guided through it. This laser beam is focused on the workpiece and creates a welded joint.
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Bestätigungskopie In EP 4 046 739 A1 wird ein Verfahren zum Laserschweißen von metallischen Platinen beschrieben. Ausgehend von einem bandförmigen Trägerstreifen, in dem an beiden Längsseiten jeweils eine Positionier- und Vorschubgeometrie ausgestaltet und in dem vollständig die Konturen von separaten Baugruppen ausgeformt sind, werden zwei derart ausgestaltete Trägerstreifen mittels der Positionier- und Vorschubgeometrie konturgleich zueinander ausgerichtet, mit einem in die Positionier- und Vorschubgeometrie eingreifenden Transportsystem zusammengeführt, mit dem Transportsystem in einer Fertigungslinie in Längsrichtung verlagert, mit einem Walzenpaar aneinander gepresst und mit einem Laserstrahl miteinander verschweißt. Confirmation copy EP 4 046 739 A1 describes a method for laser welding metallic blanks. Starting with a band-shaped carrier strip in which a positioning and feed geometry is configured on each of its longitudinal sides and in which the contours of separate assemblies are completely formed, two carrier strips configured in this way are aligned with each other using the positioning and feed geometry to ensure identical contours, brought together by a transport system that engages the positioning and feed geometry, displaced longitudinally in a production line by the transport system, pressed together with a pair of rollers, and welded together with a laser beam.
Trotz der bereits bekannten Lösungen zur Herstellung von Platinen für Wärmetauscher und Bipolarplatten besteht weiterhin ein hoher Entwicklungsbedarf. Denn die bisher bekannten Lösungen erfordern relativ lange Taktzeiten und einen erheblichen Platzbedarf. Despite existing solutions for manufacturing printed circuit boards for heat exchangers and bipolar plates, there is still a significant need for development. The existing solutions require relatively long cycle times and considerable space requirements.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Fertigung von metallischen Platinen für Bipolarplatten, Wärmetauscher und für ähnliche technische Objekte mit Hilfe einer energiereichen Strahlung zu schaffen, das insbesondere den Platzbedarf diesbezüglicher Anlagen deutlich reduziert und/oder eine optimale Anpassung an die vorhandene Umgebung der Fertigungslinie ermöglicht. The object of the invention is to provide a method for manufacturing metallic blanks for bipolar plates, heat exchangers and similar technical objects using high-energy radiation, which method in particular significantly reduces the space requirements of such systems and/or enables optimal adaptation to the existing environment of the production line.
Diese Aufgabe wird gelöst, indem der Verbindungsprozess in mindestens zwei separaten Prozessschritten durchgeführt wird, die zeitlich aufeinanderfolgend und in mindestens zwei unterschiedlichen Hauptbearbeitungsrichtungen durchgeführt werden, wobei in jedem Prozessschritt mit mindestens einer Bearbeitungsstufe mit mindestens einem Walzenpaar und mit einer diesem Walzenpaar zugeordneten energiereichen Strahlung jeweils eine Gruppe von Schweißnähten erzeugt wird. This object is achieved by carrying out the joining process in at least two separate process steps which are carried out consecutively in time and in at least two different main processing directions, whereby in each process step a group of weld seams is produced with at least one processing stage with at least one pair of rollers and with a high-energy radiation assigned to this pair of rollers.
Hierfür kann grundsätzlich das Verfahren des Elektronenstrahlschweißens angewendet werden. Eine bevorzugte Ausgestaltung sieht alternativ vor, dass die metallischen Platinen mit einem Laserstrahl miteinander verschweißt werden, wobei der Laserschweißprozess in mindestens zwei separaten Prozessschritten durchgeführt wird, die zeitlich aufeinanderfolgend und in mindestens zwei unterschiedlichen Hauptbearbeitungsrichtungen durchgeführt werden, wobei in jedem Prozessschritt mit mindestens einer Bearbeitungsstufe mit mindestens einem Walzenpaar und mit diesem Walzenpaar zugeordneten Lasern jeweils eine Gruppe von Schweißnähten erzeugt wird. Eine Ausgestaltung sieht vor, dass mindestens ein erster Prozessschritt in einer ersten Hauptbearbeitungsrichtung und mindestens ein zweiter Prozessschritt in einer zweiten Hauptbearbeitungsrichtung durchgeführt wird. In principle, the electron beam welding method can be used for this purpose. A preferred embodiment alternatively provides for the metallic blanks to be welded together using a laser beam. The laser welding process is carried out in at least two separate process steps, which are carried out sequentially and in at least two different main processing directions. In each process step, a group of weld seams is created with at least one processing stage using at least one pair of rollers and lasers assigned to this pair of rollers. One embodiment provides that at least a first process step is carried out in a first main processing direction and at least a second process step is carried out in a second main processing direction.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die zweite Hauptbearbeitungsrichtung in einem Winkel gegenüber der ersten Hauptbearbeitungsrichtung angeordnet ist, wobei dieser Winkel vorzugsweise eine Größe von maximal 90° aufweist. One embodiment provides that the second main machining direction is arranged at an angle relative to the first main machining direction, wherein this angle preferably has a maximum size of 90°.
Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass die erste und die zweite Hauptbearbeitungsrichtung jeweils auf die Anordnung einer Fertigungslinie bezogen sind. A further embodiment provides that the first and second main processing directions are each related to the arrangement of a production line.
Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass die erste und die zweite Hauptbearbeitungsrichtung jeweils auf die Anordnung einer Platine bezogen sind. A further embodiment provides that the first and second main processing directions are each related to the arrangement of a board.
Mit den oben beschriebenen Merkmalen wird eine technische Lösung geschaffen, die eine Fertigung großer Stückzahlen metallischer Platinen für Bipolarplatten von Brennstoffeellen, für Platinen von Wärmetauschern und ähnliche technische Objekte mittels energiereicher Strahlung ermöglicht. Dabei wird insbesondere der Platzbedarf diesbezüglicher Anlagen deutlich reduziert und es wird eine weitgehend optimale Anpassung an die vorhandene Umgebung der Fertigungslinie ermöglicht. The features described above create a technical solution that enables the production of large quantities of metallic blanks for bipolar plates in fuel cells, for heat exchanger blanks, and similar technical objects using high-energy radiation. This significantly reduces the space requirements of such systems and enables largely optimal adaptation to the existing environment of the production line.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. In the following, embodiments of the invention are explained with reference to the drawing.
Die erfindungsgemäße technische Lösung ist - wie oben dargelegt - für eine Herstellung von verschiedenartigen technischen Objekten geeignet. Nachfolgend wird eine Anwendung zur Herstellung von Bipolarplatten für Brennstoffzellen beschrieben, wobei hier beispielhaft als energiereiche Strahlung das Laserschweißen eingesetzt wird. Solche Brennstoffzellen sind für Straßen- und Schienenfahrzeuge geeignet, bei denen konventionelle Verbrennungsmotoren durch andere Antriebskonzepte ersetzt werden. Es zeigen: The technical solution according to the invention is – as explained above – suitable for the production of various technical objects. An application for the production of bipolar plates for fuel cells is described below, using laser welding as an example of high-energy radiation. Such fuel cells are suitable for road and rail vehicles in which conventional combustion engines are replaced by other drive concepts. The figures show:
Fig. 1 eine erste Ausführung einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens Fig. 1 shows a first embodiment of a device for carrying out the method
Fig. 2 eine zweite Ausführung einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens Fig. 2 a second embodiment of a device for carrying out the method
Fig. 3 eine dritte Ausführung einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens Fig. 3 a third embodiment of a device for carrying out the method
Fig. 4 eine vierte Ausführung einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens Die in der Zeichnung stilisiert dargestellten Fertigungslinien sind zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Laserschweißen von metallischen Platinen konzipiert. Fig. 4 a fourth embodiment of a device for carrying out the method The production lines shown stylized in the drawing are designed to carry out a method according to the invention for laser welding metallic blanks.
Ausgangspunkt der Fertigung sind gemäß Fig. 1 mindestens zwei zunächst separate und übereinander angeordnete bandförmige Trägerstreifen 1 , in denen vorzugsweise an beiden Längsseiten jeweils eine Positionier- und Vorschubgeometrie 2 ausgestaltet wird. Im Trägerstreifen 1 werden durch Stanzprägen, Rollprägen oder ähnliche Verfahren vollständig die Konturen von jeweils separaten Baugruppen ausgeformt, zum Beispiel die zueinander kongruenten Konturen einer Anode bzw. Kathode einer Bipolarplatte. According to Fig. 1, the starting point for production is at least two initially separate and superimposed band-shaped carrier strips 1, in which a positioning and feed geometry 2 is preferably configured on both longitudinal sides. In the carrier strip 1, the contours of each separate component are completely formed by stamping, roll stamping, or similar processes, for example the mutually congruent contours of an anode or cathode of a bipolar plate.
Entlang der Fertigungslinie ist mindestens eine erste Bearbeitungsstufe 1-1 mit mindestens einem ersten Walzenpaar W1 und W2 angeordnet. Dem Walzenpaar W1 und W2 sind mehrere Laser zugeordnet, beispielsweise jeweils sechs Laser. Die konkrete Anzahl der Laser wird unter Beachtung von Anordnung, Länge und Anzahl der auszugestaltenden Schweißnähte festgelegt. An der Bearbeitungsstufe 1-1 wird eine erste Gruppe von Schweißnähten erzeugt. At least one first processing stage 1-1 with at least one first pair of rollers W1 and W2 is arranged along the production line. Several lasers are assigned to the roller pair W1 and W2, for example, six lasers each. The specific number of lasers is determined taking into account the arrangement, length, and number of weld seams to be formed. A first group of weld seams is created at processing stage 1-1.
Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführung ist optional eine zweite Bearbeitungsstufe 1-2 mit mindestens einem zweiten Walzenpaar W3 und W4 angeordnet. Dem Walzenpaar W3 und W4 sind mehrere Laser zugeordnet, beispielsweise ebenfalls jeweils sechs Laser. An dieser Bearbeitungsstufe 1-2 wird eine zweite Gruppe von Schweißnähten erzeugt. In the embodiment shown in Fig. 1, a second processing stage 1-2 with at least a second roller pair W3 and W4 is optionally provided. Several lasers are assigned to the roller pair W3 and W4, for example, also six lasers each. A second group of weld seams is created at this processing stage 1-2.
Nach dem Durchlaufen der Bearbeitungsstufe 1-1 und der Bearbeitungsstufe 1-2 in einer ersten Hauptbearbeitungsrichtung wird der bandförmige Trägerstreifen 1 mit einem Trennschnitt in separate Baugruppen getrennt. Diese Baugruppen werden nachfolgend in einer zweiten Hauptbearbeitungsrichtung transportiert und weiterbearbeitet. After passing through processing stages 1-1 and 1-2 in a first main processing direction, the band-shaped carrier strip 1 is separated into separate assemblies with a separating cut. These assemblies are subsequently transported and further processed in a second main processing direction.
Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführung werden die nunmehr separierten Baugruppen in einer räumlich gleichartigen, jedoch in einer zur ersten Hauptbearbeitungsrichtung um 90° gedrehten rechtwinklig angeordneten zweiten Hauptbearbeitungsrichtung weiter bearbeitet. Die grundlegende Ausrichtung der beiden Hauptbearbeitungsrichtungen ist mit jeweils einem Pfeil stilisiert. In the embodiment shown in Fig. 1, the now separated assemblies are further processed in a second main processing direction that is spatially similar but arranged at a right angle to the first main processing direction, rotated by 90°. The basic orientation of the two main processing directions is stylized with an arrow each.
Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die gewählte Richtungsänderung um einen Winkel von 90° nur beispielhaft benannt ist. Ebenso sind andere Winkel möglich, wobei der konkrete Betrag insbesondere von räumlichen Gegebenheiten (z.B. Dimensionen einer Fertigungshalle und dergleichen) abhängig ist. Der Winkel zur Richtungsänderung weist eine Größe von maximal 90° auf und kann bezogen auf die erste Hauptbearbeitungsrichtung entweder nach links oder nach rechts ausgerichtet werden. Somit kann die zweite Hauptbearbeitungsrichtung in einem Bereich von insgesamt 180° gegenüber der ersten Hauptbearbeitungsrichtung angeordnet werden. It is expressly pointed out that the selected change of direction by an angle of 90° is only given as an example. Other angles are also possible, whereby the specific value depends in particular on spatial conditions (e.g., dimensions of a production hall, etc.). The angle for the change of direction has a maximum size of 90° and can be determined in relation to the first main machining direction. can be aligned either to the left or to the right. Thus, the second main machining direction can be positioned within a total range of 180° relative to the first main machining direction.
Entlang der Fertigungslinie ist nunmehr mindestens eine weitere, hier konkret eine dritte Bearbeitungsstufe 2-1 mit mindestens einem weiteren Walzenpaar W5 und W6 angeordnet. Dem Walzenpaar W5 und W6 sind mehrere Laser zugeordnet, beispielsweise jeweils sechs Laser. Die konkrete Anzahl der Laser wird auch hier unter Beachtung von Anordnung, Länge und Anzahl der auszugestaltenden Schweißnähte festgelegt. An der Bearbeitungsstufe 2-1 wird eine dritte Gruppe von Schweißnähten erzeugt. At least one additional processing stage, specifically a third one in this case, 2-1, is now arranged along the production line, with at least one additional roller pair W5 and W6. Several lasers are assigned to the roller pair W5 and W6, for example, six lasers each. The specific number of lasers is also determined here, taking into account the arrangement, length, and number of weld seams to be formed. A third group of weld seams is created at processing stage 2-1.
Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführung ist optional eine vierte Bearbeitungsstufe 2-2 mit mindestens einem weiteren Walzenpaar W7 und W8 angeordnet. Dem Walzenpaar W7 und W8 sind mehrere Laser zugeordnet, beispielsweise ebenfalls jeweils sechs Laser. An dieser Bearbeitungsstufe 2-2 wird eine vierte und letzte Gruppe von Schweißnähten erzeugt, so dass die Bipolarplatte nach dem Durchlaufen dieser Bearbeitungsstufe 2-2 fertiggestellt ist. In the embodiment shown in Fig. 1, a fourth processing stage 2-2 with at least one additional roller pair W7 and W8 is optionally provided. Several lasers are assigned to the roller pair W7 and W8, for example, also six lasers each. A fourth and final group of weld seams is created at this processing stage 2-2, so that the bipolar plate is completed after passing through this processing stage 2-2.
Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführung wird zunächst bis zum Trennschnitt in separate Baugruppen ein weitgehend identischer Verfahrensablauf realisiert. In the embodiment shown in Fig. 2, a largely identical process sequence is initially implemented up to the separation cut into separate assemblies.
Nach dem Durchlaufen der Bearbeitungsstufe 1-2 wird der bandförmige Trägerstreifen 1 mit einem Trennschnitt in separate Baugruppen getrennt, die nachfolgend in einer zweiten Hauptbearbeitungsrichtung transportiert und weiterbearbeitet werden. After passing through processing stage 1-2, the band-shaped carrier strip 1 is cut into separate assemblies, which are then transported and further processed in a second main processing direction.
Im Unterschied zu Fig. 1 werden die nunmehr separierten Baugruppen jedoch nicht in einer räumlich gleichartigen Ausrichtung weiterbearbeitet. Stattdessen werden sie um 90° gedreht. Somit verläuft die zweite Hauptbearbeitungsrichtung zwar in derselben Kontur wie die erste Hauptbearbeitungsrichtung, bezogen auf die Relativposition von Fertigungslinie und Baugruppe verlaufen die Hauptbearbeitungsrichtungen allerdings auch bei dieser Variante um 90° zueinander versetzt. In contrast to Fig. 1, however, the now separated assemblies are not further processed in a spatially identical orientation. Instead, they are rotated by 90°. Thus, although the second main processing direction follows the same contour as the first main processing direction, the main processing directions are offset by 90° from each other in this variant, based on the relative position of the production line and the assembly.
Entlang der Fertigungslinie ist nunmehr mindestens eine Bearbeitungsstufe 2-1 und optional eine weitere Bearbeitungsstufe 2-2 mit weiteren Walzenpaaren W5 und W6 bzw. W7 und W8 sowie mehreren zugeordneten Lasern angeordnet. Along the production line there is now at least one processing stage 2-1 and optionally another processing stage 2-2 with additional roller pairs W5 and W6 or W7 and W8 as well as several associated lasers.
Die in Fig. 3 dargestellte Ausführung entspricht grundsätzlich dem Verfahrensablauf gemäßThe design shown in Fig. 3 basically corresponds to the process sequence according to
Fig. 1. Allerdings werden hier keine bandförmigen Trägerstreifen als Ausgangspunkt der Fertigung verwendet, sondern einzelne Segmente 3 als Einzelplatten. Auch diese Segmente 3 weisen an ihren Längsseiten vorzugsweise jeweils eine Positionier- und Vorschubgeometrie 2 auf. Fig. 1. However, no band-shaped carrier strips are used as the starting point of the Production is not used, but rather individual segments 3 as individual plates. These segments 3 also preferably have a positioning and feed geometry 2 on their long sides.
Entlang der Fertigungslinie ist mindestens eine erste Bearbeitungsstufe 1-1 mit mindestens einem ersten Walzenpaar W1 und W2 angeordnet. Dem Walzenpaar W1 und W2 sind mehrere Laser zugeordnet, beispielsweise jeweils sechs Laser. Die konkrete Anzahl der Laser wird unter Beachtung von Anordnung, Länge und Anzahl der auszugestaltenden Schweißnähte festgelegt. An der Bearbeitungsstufe 1-1 wird eine erste Gruppe von Schweißnähten erzeugt. At least one first processing stage 1-1 with at least one first pair of rollers W1 and W2 is arranged along the production line. Several lasers are assigned to the roller pair W1 and W2, for example, six lasers each. The specific number of lasers is determined taking into account the arrangement, length, and number of weld seams to be formed. A first group of weld seams is created at processing stage 1-1.
Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführung ist ebenfalls optional die zweite Bearbeitungsstufe 1-2 mit mindestens einem zweiten Walzenpaar W3 und W4 vorgesehen. Dem Walzenpaar W3 und W4 sind mehrere Laser zugeordnet, beispielsweise ebenfalls jeweils sechs Laser. An dieser Bearbeitungsstufe 1-2 wird eine zweite Gruppe von Schweißnähten erzeugt. In the embodiment shown in Fig. 3, the second processing stage 1-2 with at least a second roller pair W3 and W4 is also optionally provided. Several lasers are assigned to the roller pair W3 and W4, for example, again six lasers each. A second group of weld seams is created at this processing stage 1-2.
Bei der Ausführung gemäß Fig. 3 entfällt nach dem Durchlaufen der Bearbeitungsstufe 1-1 und der Bearbeitungsstufe 1-2 der ansonsten notwendige Trennschnitt. In the design according to Fig. 3, the otherwise necessary separating cut is omitted after passing through processing stage 1-1 and processing stage 1-2.
Die ohnehin separaten Baugruppen werden nun in einer räumlich gleichartigen, jedoch in einer zur ersten Hauptbearbeitungsrichtung um 90° gedrehten rechtwinklig angeordneten zweiten Hauptbearbeitungsrichtung weiter bearbeitet. Die grundlegende Ausrichtung der beiden Hauptbearbeitungsrichtungen ist mit jeweils einem Pfeil stilisiert. Auch hier ist die gewählte Richtungsänderung um 90° nur beispielhaft benannt. Ebenso sind andere Winkel möglich. The already separate assemblies are now further processed in a second main machining direction that is spatially similar but arranged at a right angle to the first main machining direction, rotated by 90°. The basic orientation of the two main machining directions is stylized with an arrow. Here, too, the selected 90° change in direction is only an example. Other angles are also possible.
Entlang der Fertigungslinie ist nunmehr mindestens eine weitere, hier konkret eine dritte Bearbeitungsstufe 2-1 mit mindestens einem weiteren Walzenpaar W5 und W6 angeordnet. Dem Walzenpaar W5 und W6 sind mehrere Laser zugeordnet, beispielsweise jeweils sechs Laser. Die konkrete Anzahl der Laser wird auch hier unter Beachtung von Anordnung, Länge und Anzahl der auszugestaltenden Schweißnähte festgelegt. An der Bearbeitungsstufe 2-1 wird eine dritte Gruppe von Schweißnähten erzeugt. At least one additional processing stage, specifically a third one in this case, 2-1, is now arranged along the production line, with at least one additional roller pair W5 and W6. Several lasers are assigned to the roller pair W5 and W6, for example, six lasers each. The specific number of lasers is also determined here, taking into account the arrangement, length, and number of weld seams to be formed. A third group of weld seams is created at processing stage 2-1.
Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführung ist optional eine vierte Bearbeitungsstufe 2-2 mit mindestens einem weiteren Walzenpaar W7 und W8 angeordnet. Dem Walzenpaar W7 und W8 sind mehrere Laser zugeordnet, beispielsweise ebenfalls jeweils sechs Laser. An dieser Bearbeitungsstufe 2-2 wird eine vierte und letzte Gruppe von Schweißnähten erzeugt, so dass die Bipolarplatte nach dem Durchlaufen dieser Bearbeitungsstufe 2-2 fertiggestellt ist. Bei der Ausführung gemäß Fig. 4 wird zunächst ein identischer Verfahrensablauf realisiert wie bei der Variante gemäß Fig. 3. In the embodiment shown in Fig. 3, a fourth processing stage 2-2 with at least one additional roller pair W7 and W8 is optionally provided. Several lasers are assigned to the roller pair W7 and W8, for example, also six lasers each. A fourth and final group of weld seams is created at this processing stage 2-2, so that the bipolar plate is completed after passing through this processing stage 2-2. In the embodiment according to Fig. 4, an identical process sequence is initially implemented as in the variant according to Fig. 3.
Im Unterschied hierzu werden die Baugruppen nach dem Durchlaufen der Bearbeitungsstufe 1-2 jedoch nicht in einer räumlich gleichartigen Ausrichtung weiterbearbeitet. Stattdessen werden sie um 90° gedreht. Somit verläuft die zweite Hauptbearbeitungsrichtung zwar in derselben Kontur wie die erste Hauptbearbeitungsrichtung, bezogen auf die Relativposition von Fertigungslinie und Baugruppe verlaufen die Hauptbearbeitungsrichtungen allerdings auch bei dieser Variante um 90° zueinander versetzt. In contrast, after completing processing stages 1-2, the assemblies are not further processed in a spatially consistent orientation. Instead, they are rotated by 90°. Thus, although the second main processing direction follows the same contour as the first main processing direction, the main processing directions are offset by 90° from each other in this variant, based on the relative position of the production line and the assembly.
Entlang der Fertigungslinie ist nunmehr mindestens eine Bearbeitungsstufe 2-1 und optional eine weitere Bearbeitungsstufe 2-2 mit weiteren Walzenpaaren W5 und W6 bzw. W7 und W8 sowie mehreren zugeordneten Lasern angeordnet. At least one processing stage 2-1 and optionally another processing stage 2-2 with additional roller pairs W5 and W6 or W7 and W8 as well as several associated lasers are now arranged along the production line.
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