Top test rig for the technologies of the future

Brennstoffzellen gelten als eine der wichtigsten Effizienz-Technologien der Zukunft: In den Zellen reagiert Wasserstoff mit Sauerstoff, sodass Wasser, Strom und Wärme entstehen. Dabei arbeiten die Zellen fast immer schadstofffrei, da sich lediglich Wasserdampf als Abfallprodukt bildet. Das ist der Grund, warum diese Technologie das Potenzial hat, unsere Mobilität und vielfältige andere Branchen nachhaltig zu verändern.

Die Schlüsselkomponenten einer jeden Brennstoffzelle sind Bipolarplatten, die zu sogenannten Stacks, also Stapeln, geschichtet werden. Ihre Kernaufgabe: die Anode einer Zelle mit der Kathode der benachbarten Zelle physikalisch und elektrisch zu verbinden. Um das zu ermöglichen, werden beidseitig Strömungsprofile in die Platten gefräst, durch die auf der einen Seite Wasserstoff strömt und auf der anderen Seite Luft zugeführt wird. Bipolarplatten können aus Graphit, Graphit‐Polymer‐Compound, Metall, oder Keramik gefertigt sein.

Den Mikrometer im Blick

Auf genau diese Hochpräzisionsbauteile sowie weitere Zukunftstechnologien hat sich das österreichische Unternehmen YOUR-TOOL spezialisiert. Am Standort Freundorf / Niederösterreich werden seit 2019 hochgenaue Prägewerkzeuge für die Herstellung von Bipolarplatten für den internationalen Markt gefertigt. „Wir fräsen feinste Oberflächen < Ra 0,12 auf den Werkzeugen, die eine Konturgenauigkeit von < 7 tausendstel Millimeter aufweisen“, erklärt Andreas Zöttl, CEO des Unternehmens und gelernter Werkzeugmacher. Die Toleranzen der hochgenauen Prägewerkzeuge liegen < 5 μm bei Ebenheit und Parallelität. „Unser kleinster Werkzeugdurchmesser misst gerade einmal 0,1 mm“, sagt der CEO. „Wir wissen also ziemlich genau, was 1 µm ist und können es präzise darstellen.“

2006 war das Unternehmen mit der Fertigung von Folienstanzwerkzeugen mit Stanzgestelle aus CFK gestartet und hat sich seither auf Hochpräzisionswerkzeuge spezialisiert, die weltweit nur wenige Anbieter vertreiben; die Toleranzen liegen unter 3 µm. Neben Bipolarplatten fertigt das Unternehmen Stanzwerkzeuge für die Batterietechnologie sowie Mikrobauteile aus Stahl, Keramik-Hartmetall und Glanz- und Polierfrästeile und mehr. Zudem ist YOUR-TOOL auch für die optische Industrie tätig.

Drei Highend-Messgeräte von Mahr im Einsatz

Da es in der Fertigung in Freundorf auf den Mikrometer ankommt, ist bei YOUR-TOOL eine hochgenaue Messtechnik erforderlich. Gleich drei Highend-Messgeräte – das MarSurf PS 10, das MarSurf XCR 20 sowie das MarSurf CM mobile – stammen aus dem Hause Mahr.

Das taktile und mobile MarSurf PS 10 kommt bei YOUR-TOOL direkt an der Fräsmaschine zum Einsatz. Hier unterstützt es Qualitätssicherer Aaron Karger dabei, die Oberflächengüte < Ra 0,2 der Fräsungen genau zu überprüfen. „Aufgrund seiner geringen Größe ist das PS 10 ideal für ortsunabhängige Messungen – vertikal, horizontal und wenn nötig sogar über Kopf – die Anzeige kann digital verdreht werden“, erklärt Nevzat Maksuti, Vertriebsingenieur bei Mahr Austria. Dank seines herausnehmbaren Vorschubgerätes ist das mobile Tool flexibel in der Produktion und Fertigung einsetzbar. Das Gerät ist mit einer sehr intuitiven Bedienung ausgestattet, die es so einfach im Handling wie ein Smartphone oder Tablet macht. Die automatische Cutoff-Wahl sichert immer die richtigen Messergebnisse. „Auf Wunsch lassen sich fertige PDF-Protokolle direkt im Messgerät sowie die Datensicherung als TXT, X3P, CSV und PDF-Datei erstellen. Weiterer Vorteil: Es lassen sich kundenspezifische Kommentare für das PDF-Protokoll direkt am MarSurf PS 10 eingeben“, führt Maksuti weiter aus. Ein Anwendungsbeispiel sehen Sie im Video.

Rauheits- und Konturenauswertung mit nur einer Messung

Mit dem MarSurf XCR 20 prüft Qualitätsmanager Karger hingegen die Geradheit der Stanzwerkzeuge beziehungsweise gleicht die Konturengenauigkeit gegenüber den CAD-Daten im Labor ab. So ist er zuverlässig eventuellen Abweichungen auf der Spur. Der Kombi-Messplatz von Mahr ermöglicht die Durchführung sowohl von Rautiefen- als auch von Konturmessungen am selben Ort. „Wir profitieren hier sehr von der Mess- und Auswerte-Software, mit der wir das Vorschubgerät und den Messständer steuern und positionieren. Die verschiedenen interaktiven Bedienelemente unterstützen die Auswertungen und automatischen Abläufe“, so Zöttl. Das Messen der oberen und unteren Kontur ist mit dem sogenannten „Zweispitzen-Taster“ möglich, wobei diese Konturen zusätzlich zueinander ausgewertet werden können. „Der Vergleich von Soll- und Ist-Profilen gelingt spielend, selbst unterschiedliche Toleranzen innerhalb eines Profils können wir nach Bezeichnung selektieren“, erklärt Karger. „Dabei wird auch der Import und Export von dxf-Dateien zum Soll/Ist-Vergleich unterstützt.“

Mobile 3D-Oberflächenmessung

Um die Oberflächengüte des gefrästen Werkzeugs im Nanometerbereich zu prüfen, steht bei YOUR-TOOL im Messraum ebenfalls ein MarSurf CM mobile. Das optische Messsystem basiert auf der robusten Konfokaltechnik. Die typische Messzeit für ein Einzelfeld von 800 x 800 µm beträgt fünf bis zehn Sekunden. Die Messungen gelingen schnell, berührungslos und materialunabhängig. Das MarSurf CM mobile bietet durch motorisierte Achsen die Möglichkeit, größere Messfelder bei einer konstant hohen Auflösung zu stitchen. Mit einem Objektivrevolver, einer Farbkamera und vielfältigen Softwarelösungen wird das Messsystem den Anforderungen der Messaufgaben an Bipolarplatten spielend gerecht. „Mit dem CM mobile lassen sich DIN EN ISO konforme Rauheitsmessungen, Analysen von 3D-Strukturen und die Messung von Geometrien durchführen. Die Auswertung von Strukturierung und Volumenparametern erfolgt automatisch“, erklärt Vertriebsingenieur Maksuti. Die Messergebnisse werden an ein frei definierbares Messprotokoll übergeben.

In das richtige Umfeld investieren

„Diese Messgeräte sind super top und für unsere Messaufgaben bestens geeignet“, betont CEO Andreas Zöttl, „aber sie brauchen auch das richtige Umfeld, da wir sonst nicht in feinen Dimensionen messen können. Das war der Grund, warum wir vor rund drei Jahren in eine komplett neue Fertigung investiert haben, die vollständig isoliert und klimatisiert ist. So können wir in unserem Messraum eine Temperaturtoleranz von + 0,2°C garantieren und damit maximale Präzision in Fertigung und Qualitätssicherung gewährleisten.“ Die riesige Nachfrage gibt dem österreichischen Unternehmer Recht, auf höchste Fertigungsqualität zu setzen: Die Werkzeuge zur Herstellung der Bipolarplatten Made in Austria werden aus aller Welt geordert.

Haben Sie Fragen, Anregungen oder interessieren Sie sich ebenfalls für die MarSurf-Messtechnik? Dann kontaktieren Sie uns gern unter info@mahr.com.