DE102011105518A1 - Apparatus for manufacturing molded structure e.g. bipolar plate for fuel cell, has combined shaping and cutting tools to form molded structure completely - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung eines Formteils nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 und ein Verfahren zur Herstellung eines Formteils nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 6.The invention relates to a device for producing a molded part according to the features of the preamble of
Aus dem Stand der Technik ist es allgemein bekannt, zur Fertigung von Bipolarplatten für Brennstoffzellen Stahlfolien in einem mehrstufigen Folgeverbundverfahren umzuformen, mittels eines Schneidverfahrens zu schneiden und mittels eines Fügeverfahrens zu fügen. Dabei werden zunächst so genannte Sucherlöcher in das als Rollenmaterial ausgebildete Folienmaterial eingebracht und es wird eine Platine in einem Stanzgitter erzeugt. Die Platine wird durch mehrere Arbeitsstationen transportiert, in welchen sie jeweils über die Sucherlöcher zentriert und bearbeitet wird. In den Stationen wird die Platine zum Bauteil ausgeformt und am Ende der Prozesskette aus dem Stanzgitter herausgetrennt. Ein hierfür erforderliches Folgeverbundwerkzeug weist beispielsweise acht bis neun derartige Arbeitsstationen auf. Die Bearbeitungswerkzeuge sind dabei entweder verteilt auf mehrere mechanische Pressen und/oder hydraulische Pressen mit langen Pressentischen und -stößeln.It is generally known from the prior art to transform steel foils into a multi-stage follow-on composite method for the production of bipolar plates for fuel cells, to cut them by means of a cutting method and to join them by means of a joining method. In the process, so-called viewfinder holes are first introduced into the film material designed as a roll material, and a printed circuit board is produced in a stamped grid. The board is transported through several workstations in which it is centered and processed via the viewfinder holes. In the stations, the board is formed into a component and cut out of the stamped grid at the end of the process chain. A follow-on composite tool required for this purpose has, for example, eight to nine such workstations. The processing tools are either distributed to several mechanical presses and / or hydraulic presses with long press tables and tappets.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine verbesserte Vorrichtung und ein verbessertes Verfahren zur Herstellung eines Formteils anzugeben.The invention is based on the object to provide an improved apparatus and an improved method for producing a molded part.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung zur Herstellung eines Formteils mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren zur Herstellung eines Formteils mit den Merkmalen des Anspruchs 6.The object is achieved by a device for producing a molded part with the features of
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.
Eine Vorrichtung zur Herstellung eines Formteils weist erfindungsgemäß ein kombiniertes Umform- und Schneidwerkzeug auf, welches derart ausgebildet ist, dass das Formteil mittels des Umform- und Schneidwerkzeugs vollständig auszuformen ist. Die Vorrichtung ist bevorzugt zur Herstellung von Folienformteilen, insbesondere zur Herstellung von Brennstoffzellenkomponenten, wie Separatorfolien oder Bipolarplatten oder Bipolarplattenteilen, aus einem dünnen blechartigen Material von beispielsweise lediglich 0,1 mm Blechstärke zu verwenden.A device for producing a molded part according to the invention comprises a combined forming and cutting tool, which is designed such that the molded part is completely shaped by means of the forming and cutting tool. The device is preferably used for the production of foil moldings, in particular for the production of fuel cell components, such as separator foils or bipolar plates or bipolar plate parts, from a thin sheet-like material of, for example, only 0.1 mm sheet thickness.
Mittels der Vorrichtung erfolgt das vollständige Ausformen des Formteils in einer einzigen Arbeitsstation, d. h. es erfolgt kein im Stand der Technik üblicher Transport eines Halbzeugs zwischen einer Mehrzahl von Arbeitsstationen eines aufwändigen Folgeverbundwerkzeugs und daher auch kein Ausrichten des Halbzeugs in der jeweiligen Arbeitsstation, welches aufgrund von Verformungen des Halbzeugs durch den Transport und mehrmaliges Umformen fehlerbehaftet ist und zu einem fehlerhaft ausgeformten und/oder ausgeschnittenen Formteil führen kann. Des Weiteren erfolgt keine Ausformung des Formteils in mehreren mechanischen Pressen und/oder hydraulischen Pressen mit langen und dadurch unsteifen Pressentischen und -stößeln. Zudem ist keine weitere Endbearbeitung des Formteils außerhalb des Umform- und Schneidwerkzeugs erforderlich.By means of the device, the complete molding of the molding in a single workstation, d. H. There is no conventional in the art transport of a semifinished product between a plurality of workstations of a complex progressive tool and therefore no alignment of the semifinished product in the respective workstation, which is prone to errors due to deformation of the semifinished product by the transport and repeated forming and to a faulty molded and / or cut molding may result. Furthermore, there is no molding of the molding in several mechanical presses and / or hydraulic presses with long and thus non-rigid press tables and tappets. In addition, no further finishing of the molded part outside of the forming and cutting tool is required.
Durch die vollständige Ausformung des Formteils in lediglich einer Arbeitsstation, in welcher das zum Formteil auszuformende Material während aller Bearbeitungsschritte exakt positioniert und fixiert bleibt, ist sichergestellt, dass Werkzeugaktivelemente des Umform- und Schneidwerkzeugs zum Umformen und/oder zum Beschneiden des Materials exakt zueinander und zum Material ausgerichtet sind. Dadurch sind die einzelnen Formen an exakt vorgegebenen Positionen beispielsweise durch Feinprägen und/oder Tiefziehen in das Material einzubringen und das Formteil an exakt vorgegebenen Positionen aus dem Material sehr exakt auszuschneiden. Insbesondere das Feinprägen ermöglicht eine hohe Formgenauigkeit. Verzogene Bereiche des Materials, welche zu ungenauen Ausformungen und einem ungenauen Ausschneiden des Formteils führen können, sind durch die vollständige Bearbeitung in der einen Arbeitsstation vermieden. Zudem sind Schnittkonturen vorgebbar, zum Beispiel gratfreie Schnittkonturen. Da kein thermisches Schneiden verwendet wird, entfallen zudem aus dem Stand der Technik bekannte Schmelzgrate und Verschmutzungen. Die Vorrichtung ermöglicht somit eine qualitativ hochwertige und hochpräzise Ausformung des Formteils.Due to the complete molding of the molding in only one workstation, in which the material to be molded to form part exactly positioned and fixed during all processing steps, it is ensured that tool active elements of the forming and cutting tool for forming and / or trimming the material exactly to each other and to Material are aligned. As a result, the individual forms at exactly predetermined positions, for example, by fine embossing and / or deep drawing in the material to bring and cut the molding at exactly predetermined positions of the material very accurately. In particular, the fine embossing allows a high dimensional accuracy. Warped areas of the material, which can lead to inaccurate formations and inaccurate cutting out of the molding, are avoided by the complete processing in the one workstation. In addition, cutting contours can be specified, for example burr-free cutting contours. Since no thermal cutting is used, also known from the prior art known melt burrs and contamination. The device thus enables a high-quality and high-precision molding of the molding.
Da das Material bzw. das Halbzeug nicht in verschiedenen Arbeitsstationen jeweils neu zu positionieren ist, ist des Weiteren kein Einbringen von Sucherlöchern in das Material erforderlich. Dadurch entfällt ein Bearbeitungsschritt und ein Materialverbrauch ist reduziert, da keine Materialbereiche zum Einbringen der Sucherlöcher vorzusehen sind. Durch den Entfall des Einbringens der Sucherlöcher, den Entfall des Transports des Halbzeugs zwischen mehreren Arbeitsstationen und den Entfall einer Endbearbeitung des Formteils ist zudem eine Fertigungszeit des Formteils reduziert, da eine kurze Prozesskette ermöglicht ist. Zudem erfordert die Vorrichtung, da sie lediglich eine Arbeitsstation aufweist, einen geringeren Bauraum und ist kostengünstiger als Vorrichtungen nach dem Stand der Technik, da ein geringer Werkzeugaufwand erforderlich ist und beispielsweise für das Umform- und Schneidwerkzeug eine so genannte Standardfeinschneidpresse verwendbar ist. Aus der Material- und Fertigungszeiteinsparung resultiert des Weiteren eine Fertigungskostenreduzierung.Since the material or the semifinished product is not to be repositioned in different workstations, further, no introduction of view holes in the material is required. This eliminates a processing step and material consumption is reduced, since no material areas are provided for introducing the viewfinder holes. Due to the omission of the introduction of the viewfinder holes, the elimination of the transport of the semifinished product between several workstations and the omission of a finishing of the molded part, a production time of the molded part is also reduced since a short process chain is made possible. In addition, the device, since it has only one workstation, requires less space and is less expensive than prior art devices, since less tooling is required and, for example, a so-called standard fineblanking press can be used for the forming and cutting tool. From the material and production time savings also results in a reduction in manufacturing costs.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.Embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to drawings.
Dabei zeigen:Showing:
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts are provided in all figures with the same reference numerals.
Die
Mittels der Vorrichtung ist ein Verfahren zur Herstellung des Formteils durchführbar. Das mittels der Vorrichtung und des Verfahrens herzustellende Formteil selbst ist hier nicht dargestellt, sondern lediglich in
Das Umform- und Schneidwerkzeug
Durch entsprechend ausgestaltete Kinematiken des Umform- und Schneidwerkzeugs
Die beweglichen Werkzeugteile sind getrennt voneinander und zeitlich versetzt zueinander beweglich, um das Formteil in einer Mehrzahl zeitlich versetzt zueinander stattfindender Bearbeitungsschritte auszuformen. In der hier dargestellten Ausführungsform sind die beweglichen Werkzeugteile hydraulisch angetrieben, d. h. mittels entsprechender hydraulischer Kinematiken. Sie können in weiteren Ausführungsformen aber alternativ oder zusätzlich beispielsweise auch pneumatisch und/oder mittels zumindest eines Motors, beispielsweise eines Elektromotors, angetrieben sein.The movable tool parts are separated from each other and movable in time to each other to form the molded part in a plurality of temporally offset from each other taking place processing steps. In the embodiment shown here, the movable tool parts are hydraulically driven, d. H. by means of appropriate hydraulic kinematics. However, in other embodiments, alternatively or additionally, they may also be driven pneumatically and / or by means of at least one motor, for example an electric motor.
Das hier dargestellte Umform- und Schneidwerkzeug
Das Umform- und Schneidwerkzeug
Vorzugsweise ist das Umform- und Schneidwerkzeug
Im Verfahren zur Herstellung des Formteils mittels der Vorrichtung wird das Material
In einer beispielhaften Ausführungsform des Verfahrens wird des Formteil in drei aufeinander folgenden Bearbeitungsschritten ausgeformt, d. h. es werden die Formen in das Material
In einem ersten Bearbeitungsschritt wird der im Werkzeugunterteil
In einem zweiten Bearbeitungsschritt wird der Stößel
In einem dritten Bearbeitungsschritt wird der Stößel
Danach wird das Umform- und Schneidwerkzeug
Mittels der Vorrichtung und des Verfahrens erfolgt das vollständige Ausformen des Formteils, d. h. sowohl das Umformen des Materials
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Umform- und SchneidwerkzeugForming and cutting tool
- 22
- WerkzeugunterteilTool part
- 33
- WerkzeugoberteilUpper die
- 44
- Materialmaterial
- 55
- Bolzenbolt
- 66
- NiederhalterStripper plate
- 77
- NiederhalterkinematikDown device kinematics
- 88th
- Stößeltappet
- 99
- Gegenhalterbackstop
- 1010
- GegenhalterkinematikBackstop kinematics
- 1111
- WerkzeugaktivelementTool active element
- FGFG
- GegenhalterkraftBackstop force
- FNFN
- NiederhalterkraftClamping force
- FSFS
- Stößelkraftslide force
Claims (7)
Priority Applications (1)
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10369613B2 (en) | 2017-02-06 | 2019-08-06 | GM Global Technology Operations LLC | Die assembly for a stamping press |
| WO2023186684A1 (en) * | 2022-03-28 | 2023-10-05 | Robert Bosch Gmbh | Device, in particular punch press, for forming sheet metal, and method for producing a monopolar and/or bipolar plate |
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Cited By (3)
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| US10369613B2 (en) | 2017-02-06 | 2019-08-06 | GM Global Technology Operations LLC | Die assembly for a stamping press |
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