Langlebig verbunden für mehr Nachhaltigkeit

Tox Pressotechnik bietet Technologien, die in einem Schritt elektrische und mechanische Verbindungen einfach und langlebig herstellen. Diese kommen bei Produkten zum Einsatz, die grünen Wasserstoff erzeugen und verwenden – also in Solaranlagen, Elektrolyseuren, Traktionsbatterien, Brennstoffzellen und externen Speichersystemen. „Mit unseren Technologien unterstützen wir bei der Fertigung und Montage der Solarzellen und Elektronikkomponenten“, sagt Frank Ortmann, Business Development Manager bei Tox Pressotechnik. Für Ortmann und seine Kollegen liegt der Fokus darauf, die eingesetzten Bleche so zu verbinden, dass sie die elektrischen und mechanischen Anforderungen erfüllen und Fehlfunktionen über die gesamte Lebensdauer vermeiden.

Dabei steigen die Anforderungen mit dem technischen Fortschritt stetig. Die langfristige Funktion der Batteriepakete hängt im Wesentlichen vom mechanischen Schutz, der Stromverteilung und den Batteriezellen ab. Bei den wasserstoffbetriebenen Brennstoffzellen wachsen die Ansprüche an Stromdichte, Betriebstemperatur, Druck in der Zelle und Größe der Stacks. Die Module für die Solarzellen lassen sich inzwischen vollautomatisch und in hohen Stückzahlen herstellen, um den enormen Bedarf zu decken. „Gefordert ist zudem eine immer kosteneffizientere Produktion“, erläutert Ortmann. „Dies betrifft sowohl Kleinserien mit einer Vielzahl manueller Prozessschritte als auch die automatisierte Serienfertigung.“

Zu den Fügeverfahren gehört beispielsweise die Clinch-Technologie. Diese nutzen Betriebe, um Bleche unterschiedlicher Dicke oder aus verschiedenen Materialien auch mit Kleber oder anderen Zwischenlagen zu verbinden. In industriellen Anwendungen eignet sich das Clinchen für Einzelblechdicken von 0,1 mm bis zu einer Gesamtschichtdicke von 12 mm und einer Zugfestigkeit von bis zu 800 N/mm². Weil bei diesem Verfahren die Fügezone thermisch nicht beeinflusst wird, verändern sich weder die Eigenschaften der Werkstoffe noch kommt es zum Verzug. Gerade bei Verbindungen für stromübertragende Anwendungen, wie zum Beispiel Stromschienen für Brennstoffzellensysteme, Batteriezellverbinder und wärmeempfindliche Batteriezellen, eignet sich auch das Tox E-Clinchen. Dabei sorgen zahlreiche metallische Mikrokontakte für langlebige, elektrische Verbindungen. Die Verbindungen sind gas- und flüssigkeitsdicht. Das führt zu einer hohen Korrosionsbeständigkeit. Zudem lassen sich beschichtete Materialien sowie unterschiedliche Materialdicken fügen.

Neben dem Fügen ohne Element gibt es auch Verbindungstechnologien mit „Hilfsmitteln“, wie das Nieten oder das Einpressen von Funktionselementen. „Beide Technologien sorgen dafür, dass zum Beispiel die Gehäusebauteile eines Batteriepakets wie Wanne, Deckel, Querträger und weitere Strukturelemente sicher und langlebig zusammenhalten“, erläutert Ortmann. Je nach Bauweise sind dazu teilweise mehr als 100 Verbindungspunkte erforderlich. Sie können als lösbare oder unlösbare gas- und flüssigkeitsdichte Verbindung ausgelegt werden, um so Korrosion oder Ausgasung zu vermeiden. Muss die Gas- und Flüssigkeitsdichtigkeit des Batterieträgers auch dann gegeben sein, wenn zum Beispiel der Erdungsbolzen durch einen Unfall oder zu starke mechanische Belastung herausgerissen wird, bietet Tox das Clinch-Niet-Bolzen an. Damit lasse sich auch ein Kühlblech zuverlässig und dicht am Batterieträger befestigen.

Für die Produktion von Batteriezellen, Elektrolyseuren und Brennstoffzellen gibt es zudem das elektromechanische Servopressensystem Tox Electric Drive Core. Dieses besteht aus dem elektromechanischen Antrieb Electric Power Drive, einem Controller mit integrierter Steuerung und einer intelligenten Software. Es eignet sich unter anderem für das Umformen, Einpressen, Stanzen, Prägen sowie um Bleche mit dem eClinchen elektrisch leitend zu verbinden. „Wir können das System modular an die jeweilige Aufgabe anpassen und konfigurieren“, beschreibt Ortmann.

Eine Rückverfolgbarkeit pro Fügepunkt ist in der Produktion von elektrifizierten und autonomen Fahrzeugen inzwischen Standard. Dabei sollten Hersteller alle relevanten Produktionsparameter kontinuierlich und unabhängig von der verwendeten Technologie überwachen können. Mit der Tox-Multi-Technologie-Plattform lässt sich jede einzelne Verbindung während der Serienproduktion kontrollieren und Inspektionsergebnisse online archivieren. „Über die Software kann der Nutzer das System einfach installieren und bedienen“, erklärt Ortmann. Er ist auch nach einem Zangenwechsel in der Lage, sofort weiterzuarbeiten. Prozessparameter werden aus dem Netzwerk importiert und die Systemkomponenten automatisch konfiguriert.

(sms)