Ziel der Kooperation ist es, Projekte in den USA lokal, effizient und kundennah umzusetzen und die Markt- sowie Servicepräsenz in Nordamerika weiter auszubauen. ZELTWANGER bringt hierfür seine Kompetenzen in den Bereichen Dichtheitsprüfung, Automatisierung und Präzisionsfertigung ein sowie seine langjährige Präsenz in Charleston, South Carolina. AKE technologies ergänzt die Partnerschaft mit technologischer Expertise und innovativen Lösungen, unter anderem für die Branchen Automotive, Energie und industrielle Produktion.

Die Partnerschaft ist ein Ergebnis der StMWi-Delegationsreise nach North und South Carolina im vergangenen Jahr. An der Reise nahmen unter anderem Staatsminister Hubert Aiwanger sowie Michael Schurm, Geschäftsleiter bei AKE technologies, teil. ZELTWANGER war dabei mit Manuele D’Aversa, CEO und Geschäftsführer der ZELTWANGER Group und ZELTWANGER USA, unter anderem beim BMW E-Mobility Roundtable in Spartanburg sowie beim Hydrogen Panel in Charleston vertreten. Die Kooperation verdeutlicht, wie international begleitete Wirtschaftsdelegationen den Austausch zwischen Unternehmen fördern und zur Anbahnung konkreter Partnerschaften beitragen können

„Gerade in dynamischen Zeiten sind starke transatlantische Partnerschaften ein entscheidender Erfolgsfaktor. Mit der Kooperation bündeln wir unsere Kompetenzen und schaffen die Grundlage für nachhaltiges Wachstum im nordamerikanischen Markt“, erklärt Manuele D’Aversa, CEO und Geschäftsführer der ZELTWANGER Group und ZELTWANGER USA.

Mit der strategischen Zusammenarbeit stärken beide Unternehmen ihre transatlantischen Geschäftsbeziehungen und bauen ihre Aktivitäten in Nordamerika konsequent weiter aus.

Die steigende Verbreitung von Fahrzeugen mit Brennstoffzellen- und Elektroantrieben sorgt dafür, dass auch Lösungen für Dichtheitsprüfungen verstärkt nachgefragt werden. Denn wo Wasserstoff oder Elektrolyte Verwendung finden, ist Dichtheit ein unverzichtbares Qualitäts- und Sicherheitsmerkmal. Zwei typische Bauteile sind Bipolarplatten und Batteriezellen. Diese werden zu Brennstoffzellenstacks oder Batteriepacks zusammengebaut und in großen Stückzahlen gefertigt.

Zunehmend engagieren sich die verschiedensten Unternehmen im Bereich der Elektromobilität, um sich Marktanteile in diesem wachsenden Segment zu sichern. Doch die im Entwicklungs- und Fertigungsprozess notwendigen Dichtheitsprüfungen sind zunächst einmal eine Hürde, da ein entsprechendes Hightech-Equipment und spezielles Knowhow notwendig sind. Aus diesem Grund bietet ZELTWANGER, führender Hersteller von Dichtheitsprüftechnik und deren Automatisierung, neuerdings die Prüfung von Prototypen und Kleinserien als Serviceleistung an. „Wir begleiten unsere Kunden from lab to fab, d. h. von den ersten Musterbauteilen bis in die Serienfertigung. Unser Testing-as-a-Service Angebot ermöglicht es ihnen, die Machbarkeit ihres Produkts zu evaluieren. Dadurch lassen sich Kosten und Risiko in der Anlaufkurve drastisch reduzieren“, präzisiert Jochen Kober, Industry Manager E-Mobility bei ZELTWANGER. Entscheidet sich der Kunde für die Markteinführung des Produkts, bietet ZELTWANGER ein skalierbares Anlagenkonzept für die eigenständige Fortführung der Prüfprozesse. Die Prüfstationen können zunächst manuell oder halbautomatisch betrieben und später, bei steigenden Stückzahlen, vollautomatisiert und verkettet werden. Der Experte hält dabei fest: „Nach der Validierung in der Prototypenphase muss nicht nochmals für die Serie nachvalidiert werden. Prüfwerkzeug und Prozess lassen sich problemlos auf andere Anlagen transferieren.“ Der Service der Tübinger nimmt dem Bauteilhersteller die Validierung also vollständig ab.

Das Prüfwerkzeug ist neben der Prüfstation die zentrale Komponente. Es besteht zumeist aus Ober- und Unterteil, auch Stempel können vorhanden sein. Beim Prüfvorgang werden beide Hälften zusammengepresst, gleichzeitig wird das Werkstück mit dem Druck des Prüfmediums beaufschlagt. Wichtig: Das Werkzeug muss sich von allen Seiten exakt an das Bauteil anschmiegen, um Verformungen zu unterbinden. Alle Werkzeugteile werden daher individuell und mit höchster Genauigkeit gefertigt.

Darüber hinaus wählt ZELTWANGER für den Kunden das passende Prüfverfahren aus. Bei einfacheren Prüfungen, beispielsweise zur Grobaussage über das Schweißergebnis, kommen effiziente Verfahren wie die Druckänderungsmessung mittels Luft zum Einsatz. Geht es hingegen darum, kleinste Lecks festzustellen, werden Prüfverfahren mit Nachweisgasen wie Helium genutzt.

Mit letzterem ist es möglich, Leckraten bis 1 x 10-6 mbar l/s nachzuweisen. In diesen Regionen zählt das Massenspektrometer nur noch einzelne Moleküle. Dass so geringe Mengen des Nachweisgases den Weg durch das Material finden, liegt an den Produktionsprozessen wie Prägen oder Schweißen. Diese können feinste Mikrorisse verursachen. Bei graphitischen Bipolarplatten kann das Grundmaterial bereits über Mikrorisse verfügen. Angesichts derartig kleiner Leckage-Mengen ist die Frage nach der Reproduzierbarkeit der Ergebnisse berechtigt. „Für zuverlässige Tests ist es wichtig, dass keine Moleküle des Nachweisgases im Prüfsystem verbleiben. Das ist eine Herausforderung, die viel Hightech erfordert, die wir aber gut im Griff haben“, so Jochen Kober.

Bipolarplatten sind Schlüsselbauteile in Brennstoffzellen und Elektrolyseuren. Sie leiten den Strom zwischen den Zellen und verteilen die Reaktantien Wasserstoff und Sauerstoff. Hinzu kommt eine Kühlfunktion. Die meisten Bipolarplatten werden aus dünnem Blech bzw. Folie (Edelstahl, Aluminiumlegierungen, Titan) gefertigt. Ein anderer Werkstoff ist Graphit. Die Herstellung der metallischen Varianten erfolgt durch klassische Umformverfahren oder Hydroforming. Dabei werden auch die Kanäle für die Gasverteilung eingebracht, welche den Platten die typische Optik verleihen. Eine Bipolarplatte besteht aus zwei Hälften, die in der Regel mit dem Laser verschweißt werden. Im Innern fließt später das Kühlmedium. Die Reaktantien strömen entlang der Kanäle auf den Außenseiten.

Lamellenwärmetauscher kommen in zahlreichen technischen Anlagen zum Einsatz, etwa in Gebäudeheizungen, Klimaanlagen oder in den Produkti­onsanlagen vieler Industrien. Weitere wichtige Anwendungen finden sich in Fahrzeu­gen, z. B. Frontkühler, Klimaanlage, zunehmend auch Kühlsyste­me für Antriebsbatterien. Aufgrund der Stückzahlen ist der Automotive-Be­reich eine Fokus-Bran­che für die Wärmetauscher-Experten. Als Lamellen-Material hat sich dort Aluminium durchgesetzt, das als Band von der Rolle verarbeitet wird. Auf hochproduktiven Wellrippenwalzmaschinen erzeugen besondere Walz­werkzeuge (fin form rolls) die typische wellenartige Kontur der Lamellen. Die Bandgeschwindigkeit erreicht Werte um 6.5 m/s. Für eine lange Le­bensdauer der Walzen ist Schmieröl aufzutragen. Da beim späteren Einbau die Lamellen verlötet werden, ist das Öl jedoch nach dem Umformen wie­der vollständig zu entfernen. Dies geschieht durch Ver­dampfen, weshalb spezielles Verdampferöl verwendet wird.

Wladimir Leimann, Geschäftsbereichsleiter bei ZELTWANGER Thermoma­nagement, erklärt vor diesem Hintergrund: „Unsere neue Beölungsein­heit trägt nur soviel Öl auf, als unbedingt notwendig. Wir sprechen von Minim­almengenschmierung. Damit sichern wir die Qualität der Lötverbin­dung. Wir haben uns außerdem für eine Stand-Alone-Lösung entschieden, die in jede vorhandene Wellrippenwalzmaschine integriert werden kann. Folglich steht unsere Technologie allen Herstellern von Wärmetauscherla­mellen zur Verfügung.“

Das Konzept von ZELTWANGER und seine Vorteile im Detail: Zwei einstell­bare Zerstäuberdüsen besprühen das Bandmaterial von beiden Seiten. Die Experten aus Tübingen stellen die Düsen auf das vorhandene Öl (Viskosi­tät, Dichte) präzise ein. Der Anwender bekommt also eine justierte Anlage an die Hand. Zudem passt die Beölungseinheit Sprühbreite und Ölmenge automatisch an die gespeicherte Bandbreite und die aktuelle Geschwindig­keit an, um eine gleichmäßige Beschichtung zu gewährleisten, optimale Löt­ergebnisse zu unterstützen und den Ölverbrauch effizient zu halten.

Bezüglich der Ölversorgung hat der Anwender alle Möglichkeiten. Er kann die Einheit manuell mittels Trichter befüllen, über eine elektrische Fass­pumpe und tropffreier Schnellkupplung, oder über eine vorhandene Werk­spipeline. In jedem Fall ist die Befüllung während der Produktion ohne Ma­schinenstopps möglich. Wichtig dabei: es ist kein Druckbehälter notwen­dig, denn das Öl wird von einer mechanischen Pumpe befördert. Demzufol­ge bildet sich kein Ölnebel, der abzusaugen wäre. Der Arbeitsplatz bleibt sauber, es entstehen keine zusätzlichen Kosten. Zudem gelangt das wenige übersprühte Öl in einen Filter und verbleibt im Kreislauf. Unter dem Strich reduziert sich der Ölverbrauch um bis zu 70%. Ähnliches gilt für den Mate­rialverbrauch.

Die Flexibilität geht aber noch weiter. Die Beölungseinheit eignet sich nicht nur für Alu und seine besonderen Anforderungen, sondern auch für Werk­stoffe wie Edelstahl oder Kupfer. Die entsprechenden Parameter sind leicht via HMI zu ändern. Ferner ist auch eine Integration in Rohrfalz- oder Rohr­schweißmaschinen möglich.

The three member companies will present their coordinated production line for metallic bipolar plates.

Additionally, they will share the latest expert insights into bipolar plate production at two key sessions.

A Perfectly Coordinated System for Efficient Bipolar Plate Manufacturing

The German Fuel Cell Cooperation (GFC), a partnership between VON ARDENNE (Dresden), Weil Technology (Müllheim), and ZELTWANGER (Tübingen), is showcasing its coordinated production line for metallic bipolar plates at hy-fcell 2024.

Each partner is a leader in their respective field. Therefore, they bring their specialized expertise: VON ARDENNE for advanced coating, Weil Technology for high-precision laser welding, and ZELTWANGER for automated leak testing.

With an annual capacity of several million bipolar plates, the fully integrated production line meets the growing demand of the industry.

GFC will contribute to the knowledge exchange at hy-fcell in two key sessions:

Speaker’s Corner: Three GFC experts will discuss production efficiency. Susann Puppe (VON ARDENNE) will cover PVD coating for PEM applications. Dr. Thomas Frey (Weil Technology) will highlight laser-welding concepts for bipolar plates, and Jochen Kober (ZELTWANGER) will emphasize leak testing in fuel cell production. These talks will offer valuable insights into optimizing scalable manufacturing processes.

Conference Session: The GFC experts will join industry leaders to discuss the complexities of bipolar plate production and strategies for improving efficiency in mass production. This talk will be part of the "Fuel Cell Production VI: Stack-Assembly" session, which will be organized by Fraunhofer ISE and moderated by Dr. Ludwig Jörissen (ZSW).

Booth & Contact
Date: 8 – 9 October 2024
Booth: 4E30
Web: www.messe-stuttgart.de/…

VON ARDENNE
VON ARDENNE develops and manufactures systems for the industrial vacuum coating of materials, such as glass, wafers, metal strips or polymer films. Depending on the application, these coatings are one nanometer to a few micrometers thin and give the materials new functional properties. Our customers use these materials to produce high quality products, such as solar cells and solar modules, architectural glass and vehicle glazing, fuel cells, lithium-ion batteries or microelectronic components for sensor systems and optics. Systems and components provided by VON ARDENNE make an important contribution to protecting our environment. They are crucial when producing products that help to consume less energy or that generate energy from renewable resources.

With more than 60 years of experience in electron beam technology and 50 years of experience in magnetron sputtering, VON ARDENNE is a pioneer and worldwide leading supplier of systems and technologies in PVD thin-film and vacuum process technology. We offer our customers technologically mature vacuum coating systems, comprehensive expertise, and global service. The key components are developed and manufactured in-house at VON ARDENNE.

Weil Technology
As a machine builder and solution provider, Weil Technology helps to implement new production processes in sheet metal processing and to optimize, automate and make more sustainable existing sheet metal processing.

The company’s core expertise is machines for sheet metal processing via laser welding and laser cutting. Weil Technology can look back on over 35 years of experience here. At the company head office in Müllheim in Baden-Württemberg, approximately 250 employees develop and produce custom concepts and systems.

Die drei Mitgliedsunternehmen werden ihre aufeinander abgestimmte Produktionslinie für metallische Bipolarplatten präsentieren.

Zusätzlich geben sie in zwei Fachvorträgen Einblicke in die neuesten Erkenntnisse zur Herstellung von Bipolarplatten.

Eine perfekt abgestimmte Produktionslinie für die effiziente Herstellung von Bipolarplatten

Die German Fuel Cell Cooperation (GFC), eine Partnerschaft zwischen den Unternehmen VON ARDENNE (Dresden), Weil Technology (Müllheim) und ZELTWANGER (Tübingen), wird auf der hy-fcell 2024 ihre aufeinander abgestimmt Produktionslinie für metallische Bipolarplatten präsentieren.

Jeder Partner ist führend auf seinem Gebiet und bringt sein spezialisiertes Fachwissen ein: VON ARDENNE für fortschrittliche Beschichtungstechnologien, Weil Technology für hochpräzises Laserschweißen und ZELTWANGER für automatisierte Dichtheitsprüfung.

Mit einer jährlichen Kapazität von mehreren Millionen Bipolarplatten erfüllt die voll integrierte Produktionslinie die wachsende Nachfrage der Branche.

Die GFC wird bei der hy-fcell auf zwei Fachvorträgen zum Wissensaustausch beitragen:

Speaker’s Corner: Drei Expertinnen und Experten der GFC werden über das Thema Produktionseffizienz sprechen. Susann Puppe (VON ARDENNE) referiert dabei über die PVD-Beschichtung für PEM-Anwendungen. Dr. Thomas Frey (Weil Technology) stellt Laserschweißkonzepte für Bipolarplatten vor, und Jochen Kober (ZELTWANGER) geht auf die Dichtheitsprüfung in der Brennstoffzellenproduktion ein. Die Vorträge bieten tiefe Einblicke in die Optimierung skalierbarer Fertigungsprozesse.

Konferenz: Gemeinsam mit anderen Branchenexperten diskutieren die Expertinnen und Experten der GFC über die Komplexität der Bipolarplattenproduktion und stellen Strategien zur Effizienzsteigerung in der Massenproduktion vor. Dieser Vortrag ist Teil der Session „Fuel Cell Production VI: Stack-Assembly“, die vom Fraunhofer ISE organisiert und von Dr. Ludwig Jörissen (ZSW) moderiert wird.

Stand & Kontakt
Datum: 8. – 9. Oktober 2024
Stand: 4E30
Web: www.messe-stuttgart.de/…

VON ARDENNE
VON ARDENNE entwickelt und fertigt Anlagen für die industrielle Vakuumbeschichtung von Materialien wie Glas, Wafer, Metallband oder Kunststofffolie. Je nach Anwendung sind diese Schichten einen Nanometer bis wenige Mikrometer dünn und verleihen den Materialien neue funktionale Eigenschaften. Aus diesen Materialien stellen unsere Kunden hochwertige Produkte her, wie Solarzellen und Solarmodule, Architekturglas und Fahrzeugverglasung, Brennstoffzellen, Lithium-Ionen-Batterien oder mikroelektronische Bauteile für Sensorik und Optik. Anlagen und Komponenten aus dem Hause VON ARDENNE leisten damit einen wichtigen Beitrag zum Schutz der Umwelt. Sie sind entscheidend bei der Herstellung von Produkten, die helfen, weniger Energie zu verbrauchen oder Energie aus erneuerbaren Ressourcen zu erzeugen.

Mit mehr als 60 Jahren Erfahrung in der Elektronenstrahltechnologie und 50 Jahren Kompetenz im MagnetronSputtern ist VON ARDENNE bis heute ein Pionier und weltweit führender Anbieter von Anlagen und Technologien in der PVD-Dünnschicht- und Vakuumprozesstechnik. Wir bieten unseren Kunden technologisch ausgereifte Vakuumbeschichtungsanlagen, umfassendes Know-how und globalen Service.
Die Schlüsselkomponenten werden bei VON ARDENNE selbst entwickelt und gefertigt.

Weil Technology
Als Maschinenbauer und Lösungsanbieter unterstützt Weil Technology dabei, neue Produktionsprozesse in der Blechbearbeitung zu realisieren sowie bestehende zu optimieren, automatisieren und nachhaltiger zu gestalten.
Kernkompetenz des Unternehmens sind Maschinen für die Blechbearbeitung per Laserschweißen und -schneiden mit abgestimmten Spann- und Automatisierungskonzepten. Hier blickt Weil Technology auf 35 Jahre Erfahrung zurück. Am Unternehmenssitz im südbadischen Müllheim entwickeln und fertigen rund 240 Mitarbeiter*innen kundenspezifische Konzepte und Anlagen.