Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPTForschungsprojekt »H2GO«
Kosteneffiziente Produktionstechnologien für Brennstoffzellen
In der Energiewende kommt Wasserstoff als Energieträger eine bedeutende Rolle zu. In Mobilitätsanwendungen kann der Transport von Personen und Gütern durch Strom aus wasserstoffbetriebenen Brennstoffzellen emissionsfrei erfolgen. Aktuell findet die Produktion jedoch in kleinen Stückzahlen statt, was die hohen Anschaffungskosten für Brennstoffzellensysteme begründet. Um die zukünftige Massenproduktion zu adressieren treiben 19 Fraunhofer-Institute die Fertigungstechnologien für Brennstoffzellen-Systeme und -komponenten in dem Verbundprojekt »H2GO« voran. Dabei liegt der Fokus auf Weiterentwicklungen bestehender Verfahren sowie der Neuentwicklung von Prozessen, um die Produktion von übermorgen zu entwickeln. Mit effizienten und serientauglichen Prozessen lassen sich die Herstellungskosten senken und wasserstoffbasierte Antriebe können sich als wichtiges Element der Energiewende am Markt durchsetzen. Das Konsortium baut dezentral Produktionsinfrastruktur auf, die durch den Aufbau virtueller Produktionslinien mit digitalen Zwillingen zusammengeführt wird. Industrieunternehmen haben die Möglichkeit, die Produktionsinfrastruktur zu nutzen und auf dieser Basis eigene Fertigungskapazitäten in der Wertschöpfungskette der Wasserstoffwirtschaft aufzubauen.
Produktion der Brennstoffzelle in fünf Teilverbünden
Zur Entwicklung der Produktionstechnologie für die einzelnen Komponenten der Brennstoffzelle ist »H2GO« in fünf Teilverbünden organisiert. Darin wird an der Bipolarplatte (BPP) aus Metall- sowie Compoundwerkstoffen, an der Membran-Elektroden-Einheit (MEA), dem De-Assembly und der virtuellen Produktion gearbeitet.
Das Fraunhofer IPT leitet die Arbeiten zum Umformen der BPP für unterschiedliche Werkstoffe und ist an den weiteren Produktionsschritten von BPP und MEA beteiligt. Das Institutsverfahren nutzt seine jahrzehntelange Erfahrung im Bereich getakteter und kontinuierlicher Produktionsverfahren, um die Fertigung in kurzen Taktzeiten und hoher Qualität sowie Reproduzierbarkeit umzusetzen. Neben der Entwicklung und dem Aufbau von Sondermaschinen für gezielte Bearbeitungsschritte setzen die Forscher Methoden der Digitalisierung und Nachverfolgung ein, um die hohen geforderten Genauigkeiten prozesssicher zu realisieren. Weiterhin kommt der Automatisierung einzelner Prozessschritte sowie der Intralogistik, der vollautomatischen Weiterleitung eines Halbzeugs zum nächsten Bearbeitungsschritt, eine hohe Bedeutung zu. Bestehende Bearbeitungsverfahren sollen durch die Entwicklungen in »H2GO« um bis zu 50% in der Geschwindigkeit und 30% der Kosten optimiert werden.
Die Industrie profitiert von der Forschung
Durch die Entwicklungen und innovativen Produktionslösungen in H2GO wird der Industrie der Einstieg in eine eigene Wertschöpfung in der Wasserstoffwirtschaft erleichtert. Neben dem Einsatz individuell entwickelter Sondermaschinen profitieren Unternehmen von zusätzlich Maßnahmen zur Automatisierung und Digitalisierung, die sie in ihre eigene Produktion einfließen lassen können. Dies führt zu einer höheren Produktqualität und reduziert die Kosten in der Fertigung von Wasserstoffsystemen.
Förderung
Das Projekt »H2GO« wird durch das Bundesministerium für Digitales und Verkehr (BMVD) im Rahmen des Nationalen Innovationprogramms Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie Phase 2 (NIP II) gefördert.
Förderkennzeichen für den Teilverbund R2HP: 03B11027B
Projektträger
Projektträger Jülich (PTJ)
Schematische Darstellung der dezentral aufgebauten und virtuell verknüpften Produktionstechnologien.