燃料電池有巨大的潛力，但目前還沒有任何圍繞其生產的明確結構和標準。當涉及到生產技術時，大量的選擇使用戶或潛在用戶在頭腦中保持一個概覽，并選擇合適的生產工藝來滿足他們的需求，這是一個挑戰。為了幫助克服這個問題，弗勞恩霍夫機床和成型技術研究所IWU和弗勞恩霍夫生產技術研究所IPT的研究人員正在開發一個虛擬技術工具包。該工具包將幫助用戶在制造燃料電池時做出最佳生產決策，使他們能夠選擇最適合具體應用的雙極板成型技術。

技術工具箱的可視化。這一欄越高，說明該成型工藝在某一特定參數上的得分越高。

人們對燃料電池的興趣和需求在不斷增長。它們代表了一種非常有前途的、更環保的化石能源的替代品，這在移動領域是一個特別重要的問題。然而，在它們能夠被大規模生產之前，必須使燃料電池的制造更加容易和更具成本效益。特別是，在雙極板的生產方面有很大的成本降低潛力。這些是燃料電池的核心元素，控制著氫氣和空氣的供應，以及蒸汽和能量的提取。流場的設計反映了雙極板的通道結構，在這里特別重要。參與該過程的氣體在這些通道中流動，表面積越大，板塊越平整，雙極板就能更好地與其他部件相互作用，燃料電池的效率就越高。

雙極板的形狀及其流場是在成型過程中形成的。位于開姆尼茨的弗勞恩霍夫機床與成型技術研究所IWU和位于亞琛的弗勞恩霍夫生產技術研究所IPT的專家們對生產過程中的這一步驟特別熟悉。這就是為什么他們決定將他們的專業知識提煉成一個共享的虛擬技術工具箱。

技術和材料的決策工具

"與我們聯系的公司通常希望投資于燃料電池的生產。他們對成型工藝有一些基本的想法，但不確定使用這種工藝的經濟后果是什么，例如，生產率和制造成本特別難以評估。使用我們的技術工具箱，我們可以應用基于證據的分析來觀察初始情況，考慮所有可能的結果，并系統地考慮各種依賴關系。這使我們能夠為任何需求開發一個量身定做的技術解決方案。"IWU氫能工作組負責人UlrikeBeyer博士解釋說。

除了機器資本、模組成本和生產數量外，研究人員考慮的參數還包括可實現的成型效果，如尺寸、平整度和流場設計。水壓成型、壓花、壓花軋制、壓縮成型--個別重點改變了現有成型工藝中最有前途的工藝，正如Beyer所說，例如，雖然壓花和水壓成型能夠生產高質量的雙極板，但到目前為止，只有壓花軋制能夠實現生產率的大幅提高。然而，壓花軋制在其他方面也有自己的劣勢。

來自FraunhoferIWU功能表面和微制造部門的微系統制造和技術小組組長UdoEckert在FraunhoferIWU的微加工中心測試用于燃料電池雙極板生產的銑削工具的精加工。

正如弗勞恩霍夫IPT公司總經理ChristophBaum博士所經歷的那樣，所使用的原材料也影響著成型工藝的選擇。最初，我們主要使用復合材料。這些材料確保了燃料電池有很長的使用壽命，但它們對大規模生產的適用性有限，因為它們需要更多的努力，而且生產成本更高。此外，對于復合材料，即使在加工之后，材料的厚度仍然相當高。這意味著任何燃料電池堆很快就會變得非常大，這使得它們在車輛中的使用不切實際。這導致我們越來越多地使用像鋼這樣的材料，通常會取得更好和更有成本效益的結果。而且生產步驟的順序可以根據所選擇的技術而變化。這意味著，根據預期的應用，雙極板應在成型之前或之后進行涂層，技術工具箱在這方面也可以提供指導。

目標：整個燃料電池生產過程的技術工具箱

弗勞恩霍夫制造工程和自動化研究所IPA目前正在為技術工具包開發一個網站，該網站很快就會上線。然而，關于實施理想的成型工藝的定制咨詢已經推出。

從中期來看，我們計劃與其他弗勞恩霍夫研究所合作，將技術工具包擴展到其他生產步驟和燃料電池組件。Beyer說："我們的目標是創建一個大型的總體數字平臺，使各個生產步驟能夠被查看并相互結合，以找到在特定情況下生產完整燃料電池的最佳組合。這將通過弗勞恩霍夫公司的燃料電池生產國家行動計劃得以實現，該計劃目前正在設計中。”