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DE102024202054A1 - Method for producing a seal on a substrate - Google Patents

Method for producing a seal on a substrate

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Publication number
DE102024202054A1
DE102024202054A1 DE102024202054.0A DE102024202054A DE102024202054A1 DE 102024202054 A1 DE102024202054 A1 DE 102024202054A1 DE 102024202054 A DE102024202054 A DE 102024202054A DE 102024202054 A1 DE102024202054 A1 DE 102024202054A1
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DE
Germany
Prior art keywords
adhesive
stencil
squeegee
sealant
bead
Prior art date
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Pending
Application number
DE102024202054.0A
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German (de)
Inventor
Fabiano Icisaca Indicatti
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
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Priority to PCT/EP2025/054393 priority patent/WO2025185983A1/en
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Pending legal-status Critical Current

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Dichtung (1) auf einem Substrat (2), insbesondere auf einer Schicht oder Lage einer elektrochemischen Zelle, mittels Schablonendrucks, umfassend die Schritte,a) Aufbringen eines Dicht- und/oder Klebstoffs (3) auf eine auf dem zu bedruckenden Substrat (2) aufliegende Schablone (4),b) Befüllen mindestens einer Ausnehmung (5) der Schablone (4) mit dem Dicht- und/oder Klebstoff (3) unter Verwendung einer Rakel (6), die hierzu in einer vorgegebenen Rakelrichtung über die Schablone (4) gezogen wird, so dass die Rakel (6) den Dicht- und/oder Klebstoff (3) in die mindestens eine Ausnehmung (5) drückt, undc) Auslösen des Dicht- und/oder Klebstoffs (3) aus der Schablone (4). Erfindungsgemäß wird der Rakelprozess in Schritt b) mit Hilfe mindestens einer Kamera (7) aufgezeichnet und die Aufzeichnung wird einer Bildauswertung zur Detektion von Fehlstellen, insbesondere von eingeschlossenen Luftblasen (8), unterzogen.The invention relates to a method for producing a seal (1) on a substrate (2), in particular on a layer or ply of an electrochemical cell, by means of stencil printing, comprising the steps of: a) applying a sealant and/or adhesive (3) to a stencil (4) lying on the substrate (2) to be printed; b) filling at least one recess (5) of the stencil (4) with the sealant and/or adhesive (3) using a squeegee (6), which is drawn over the stencil (4) in a predetermined squeegee direction so that the squeegee (6) presses the sealant and/or adhesive (3) into the at least one recess (5); and c) releasing the sealant and/or adhesive (3) from the stencil (4). According to the invention, the squeegee process in step b) is recorded using at least one camera (7), and the recording is subjected to image analysis to detect defects, in particular trapped air bubbles (8).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Dichtung auf einem Substrat. Bei dem Substrat kann es sich insbesondere um eine Schicht oder Lage einer elektrochemischen Zelle, beispielsweise eine Mono- oder Bipolarplatte, eine Separatorplatte und/oder eine Membran-Elektroden-Anordnung handeln. Darüber hinaus kann das Verfahren zur Herstellung von Dichtungen auf beliebigen Untergründen eingesetzt werden.The invention relates to a method for producing a seal on a substrate. The substrate can be, in particular, a layer or sheet of an electrochemical cell, for example, a monopolar or bipolar plate, a separator plate, and/or a membrane-electrode assembly. Furthermore, the method can be used to produce seals on any substrate.

Stand der TechnikState of the art

Elektrochemische Zellen, wie beispielsweise Brennstoffzellen, Elektrolysezellen oder Batteriezellen, weisen einen mehrschichtigen bzw. mehrlagigen Aufbau auf. Dieser Aufbau erfordert zwischenliegende Dichtungen, um die im Betrieb einer Zelle zugeführten Medien voneinander zu trennen. Zur Ausbildung der Dichtungen wird ein Dicht- und/oder Klebstoff auf eine Schicht oder Lage der Zelle appliziert. Hierbei gelangen insbesondere Dispens- oder Druckverfahren zum Einsatz.Electrochemical cells, such as fuel cells, electrolysis cells, or battery cells, have a multi-layered structure. This structure requires intermediate seals to separate the media supplied to a cell during operation. To form the seals, a sealant and/or adhesive is applied to a layer or ply of the cell. Dispensing or printing processes are particularly used for this purpose.

Die Massenproduktion elektrochemischer Zellen erfordert eine hohe Verarbeitungsgeschwindigkeit, das heißt kurze Taktzeiten, sowie eine hohe Prozessstabilität. Diesen Anforderungen wird insbesondere der Schablonendruck gerecht. Der Druckprozess beim Schablonendruck gliedert sich dabei prinzipiell in die folgenden drei Teilprozesse:

  1. 1. Applizieren des Dicht- und/oder Klebstoffs auf eine auf dem zu bedruckenden Substrat aufliegenden Schablone,
  2. 2. Befüllen mindestens einer Schablonenausnehmung mit dem Dicht- und/oder Klebstoff in einem Rakelprozess,
  3. 3. Auslösen des Dicht- und/oder Klebstoffs aus der mindestens einen Schablonenausnehmung durch Trennen von Substrat und Schablone.
The mass production of electrochemical cells requires high processing speed, meaning short cycle times, as well as high process stability. Stencil printing, in particular, meets these requirements. The stencil printing process is essentially divided into the following three subprocesses:
  1. 1. Applying the sealant and/or adhesive to a stencil placed on the substrate to be printed,
  2. 2. Filling at least one stencil recess with the sealant and/or adhesive in a squeegee process,
  3. 3. Releasing the sealant and/or adhesive from the at least one stencil recess by separating the substrate and stencil.

Die Schablonenhöhe bestimmt die Schichthöhe der applizierten Struktur, wobei übliche Schichthöhen im Bereich von 100 µm bis 300 µm liegen. Für Dichtungen elektrochemischer Zellen werden jedoch Schichthöhen von bis zu 1500 µm gefordert, um einen Toleranzausgleich zu erzielen und möglichst frei im Design der aufzubringenden Strukturen zu sein. Denn - abhängig vom jeweiligen Dichtungskonzept - können die aufzubringenden Strukturen sehr groß und/oder komplex sein.The stencil height determines the layer height of the applied structure, with typical layer heights ranging from 100 µm to 300 µm. However, for seals in electrochemical cells, layer heights of up to 1500 µm are required to achieve tolerance compensation and allow for maximum freedom in the design of the applied structures. Depending on the specific sealing concept, the applied structures can be very large and/or complex.

Um die für Dichtungen elektrochemischer Zellen geforderten Schichthöhen beim Schablonendruck zu erzielen, müssen demnach höhere Schablonen eingesetzt werden. Dies vergrößert jedoch die Gefahr, dass während des Rakelprozesses zum Befüllen der mindestens einen Schablonenausnehmung mit dem applizierten Dicht- und/oder Klebstoff Luftblasen mit eingearbeitet werden, die anschließend zu Fehlstellen führen. Denn mit der Schablonenhöhe vergrößert sich auch das mit dem Dicht- und/oder Klebstoff zu füllende Volumen der mindestens einen Schablonenausnehmung.To achieve the layer heights required for electrochemical cell seals during stencil printing, taller stencils must be used. However, this increases the risk of air bubbles being incorporated during the squeegee process for filling the at least one stencil recess with the applied sealant and/or adhesive, which subsequently lead to defects. This is because the volume of the at least one stencil recess to be filled with the sealant and/or adhesive also increases with the stencil height.

Die vorliegende Erfindung ist mit der Aufgabe befasst, die Herstellung einer Dichtung mittels Schablonendrucks dahingehend zu optimieren, dass insbesondere auf Luftblasen zurückzuführende Fehlstellen vermieden werden.The present invention is concerned with the object of optimising the production of a seal by means of stencil printing in such a way that defects, in particular those caused by air bubbles, are avoided.

Zur Lösung der Aufgabe wird das Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.To achieve this object, the method having the features of claim 1 is proposed. Advantageous further developments of the invention can be found in the subclaims.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Vorgeschlagen wird ein Verfahren zur Herstellung einer Dichtung auf einem Substrat, insbesondere auf einer Schicht oder Lage einer elektrochemischen Zelle, mittels Schablonendrucks. Das Verfahren umfasst die Schritte:

  1. a) Aufbringen eines Dicht- und/oder Klebstoffs auf eine auf dem zu bedruckenden Substrat aufliegende Schablone,
  2. b) Befüllen mindestens einer Ausnehmung der Schablone mit dem Dicht- und/oder Klebstoff unter Verwendung einer Rakel, die hierzu in einer vorgegebenen Rakelrichtung über die Schablone gezogen wird, so dass die Rakel den Dicht- und/oder Klebstoff in die mindestens eine Ausnehmung drückt, und
  3. c) Auslösen des Dicht- und/oder Klebstoffs aus der Schablone.
A method for producing a seal on a substrate, in particular on a layer or sheet of an electrochemical cell, by means of stencil printing is proposed. The method comprises the following steps:
  1. a) Applying a sealant and/or adhesive to a stencil placed on the substrate to be printed,
  2. b) filling at least one recess of the stencil with the sealant and/or adhesive using a squeegee, which is pulled over the stencil in a predetermined squeegee direction so that the squeegee presses the sealant and/or adhesive into the at least one recess, and
  3. c) Releasing the sealant and/or adhesive from the template.

Erfindungsgemäß wird der Rakelprozess in Schritt b) mit Hilfe mindestens einer Kamera aufgezeichnet und die Aufzeichnung wird einer Bildauswertung zur Detektion von Fehlstellen, insbesondere von eingeschlossenen Luftblasen, unterzogen.According to the invention, the doctor blade process in step b) is recorded with the aid of at least one camera and the recording is subjected to image analysis to detect defects, in particular trapped air bubbles.

Mit Hilfe des vorgeschlagenen Verfahrens können somit Fehlstellen bzw. Druckfehler erkannt und identifiziert werden, so dass frühzeitig Maßnahmen zur Prozessoptimierung getroffen werden können. Dadurch reduziert sich die Anzahl der Ausschüsse, so dass Material und Kosten eigespart werden.Using the proposed method, defects or printing errors can be detected and identified, allowing early action to be taken to optimize the process. This reduces the number of rejects and saves material and costs.

Maßnahmen zur Prozessoptimierung können eine Veränderung des Schablonendesigns umfassen, wenn die Kameraaufzeichnungen ergeben, dass das aktuelle Design kritische Bereiche, wie beispielsweise sich kreuzende Ausnehmungen, Ausnehmungen mit scharfkantigen Ecken und/oder sonstige Geometrien umfasst, die zu Entlüftungsproblemen während des Rakelprozesses führen. Da Verschmierungen an der Unterseite ebenfalls zu Entlüftungsproblemen führen können, kann eine Maßnahme zur Prozessoptimierung auch darin bestehen, die Schablone zu reinigen. Um die Reinigung so effizient wie möglich durchzuführen, kann vorab mit Hilfe der Kamera der Verschmutzungsgrad der Schablone identifiziert werden. Die Kamera erfasst dabei nicht direkt den Verschmutzungsgrad, sondern indirekt, indem sie die Entstehung von Blasen an Stellen identifiziert, an denen keine Blasen entstehen sollten. Durch Vergleichen des Sollzustands mit dem Istzustand können Stellen mit einem kritischen Verschmutzungsgrad detektiert werden. Eine weitere Maßnahme zur Prozessoptimierung kann darin bestehen, die Rheologie des Dicht- und/oder Klebstoffs so anzupassen, dass die Bildung von Luftblasen unterbunden wird.Process optimization measures may include changing the stencil design if the camera recordings show that the current design includes critical areas, such as intersecting recesses, recesses with sharp corners and/or other geometries that may lead to venting. problems during the squeegee process. Since smearing on the underside can also lead to venting problems, one measure for process optimization can also be to clean the stencil. In order to carry out cleaning as efficiently as possible, the degree of contamination of the stencil can be identified in advance with the help of the camera. The camera does not record the degree of contamination directly, but indirectly by identifying the formation of bubbles in places where bubbles should not form. By comparing the target state with the actual state, areas with a critical degree of contamination can be detected. Another measure for process optimization can be to adapt the rheology of the sealant and/or adhesive so that the formation of air bubbles is prevented.

Bevorzugt wird bei der Durchführung des Verfahrens ein transluzenter oder transparenter Dicht- und/oder Klebstoff verwendet, so dass eingeschlossene Luftblasen durch den Dicht- und/oder Klebstoff hindurch sichtbar sind. Auf diese Weise können auch Fehlstellen detektiert werden, die sich nicht an der Oberfläche des Dicht- und/oder Klebstoffs befinden. Ferner können Luftblasen detektiert werden, die zwischen dem Dicht- und/oder Klebstoff und der Schablone und/oder dem Substrat eingeschlossen sind.Preferably, a translucent or transparent sealant and/or adhesive is used in the method, so that trapped air bubbles are visible through the sealant and/or adhesive. This allows for the detection of defects that are not located on the surface of the sealant and/or adhesive. Furthermore, air bubbles trapped between the sealant and/or adhesive and the stencil and/or the substrate can be detected.

Ferner wird vorgeschlagen, dass in Schritt a) der Dicht- und/oder Klebstoff, vorzugsweise mit Hilfe einer Dispens- oder Dosiereinheit, als Wulst auf die Schablone aufgebracht wird. Der als Wulst aufgebrachte Dicht- und/oder Klebstoff kann mit Hilfe der Rakel gleichmäßig verteilt und abgezogen werden. Mit Hilfe der Dispens- oder Dosiereinheit kann die Dicht- und/oder Klebstoffmenge, das heißt die Breite und die Höhe des Wulsts, eingestellt werden. Die Dispens- oder Dosiereinheit kann mit einem Roboterarm oder einem Druckkopf bewegt werden. Der Wulst wird vorzugsweise in einem Randbereich der Schablone aufgebracht und dann mit Hilfe der Rakel über die Oberfläche der Schablone verteilt.It is further proposed that in step a), the sealant and/or adhesive is applied to the stencil as a bead, preferably with the aid of a dispensing or dosing unit. The sealant and/or adhesive applied as a bead can be evenly distributed and removed using the squeegee. The dispensing or dosing unit can be used to adjust the amount of sealant and/or adhesive, i.e., the width and height of the bead. The dispensing or dosing unit can be moved using a robot arm or a print head. The bead is preferably applied to an edge region of the stencil and then distributed over the surface of the stencil using the squeegee.

In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der Wulst schräg zur Rakel aufgebracht wird, so dass eine Längsachse des Wulsts und eine dem Wulst zugewandte Stirnfläche der Rakel einen Winkel umschließen, der vorzugsweise 5° bis 45° beträgt. Wird anschließend die Rakel an den Wulst angesetzt und in Rakelrichtung bewegt, gelangt zunächst nur ein Endbereich der Rakel in Kontakt mit dem Wulst. Es verbleibt somit ein einseitig geöffnetes Luftvolumen zwischen der Rakel und dem Wulst, über das die Luft zuverlässig entweichen kann. Die schräge Ausrichtung des Wulsts zur Rakel wirkt auf die diese Weise der Ausbildung von Luftblasen beim Ansetzen der Rakel an den Wulst entgegen. Die Rakelrichtung verläuft dabei senkrecht zur Längsachse der Rakel und nicht senkrecht zur Längsachse des Wulsts. Denn die Rakelrichtung und die Längsachse des Wulsts umschließen einen stumpfen Winkel.In a further development of the invention, it is proposed that the bead is applied at an angle to the squeegee, so that a longitudinal axis of the bead and a front surface of the squeegee facing the bead enclose an angle that is preferably 5° to 45°. If the squeegee is then placed against the bead and moved in the squeegee direction, initially only one end region of the squeegee comes into contact with the bead. This leaves an air volume that is open on one side between the squeegee and the bead, through which the air can reliably escape. The oblique orientation of the bead to the squeegee thus counteracts the formation of air bubbles when the squeegee is placed against the bead. The squeegee direction runs perpendicular to the longitudinal axis of the squeegee and not perpendicular to the longitudinal axis of the bead. This is because the squeegee direction and the longitudinal axis of the bead enclose an obtuse angle.

Bevorzugt wird in Schritt b) die Rakel in Rakelrichtung hinter den Dicht- und/oder Klebstoff, vorzugsweise den Wulst, angesetzt und die mindestens eine Kamera wird in Rakelrichtung vor den Dicht- und/oder Klebstoff angeordnet. Während des Rakelprozesses bewegt sich somit die Rakel auf die Kamera zu, wobei sie den Dicht- und/oder Klebstoff vor sich herschiebt. Sollten sich während des Rakelprozesses Luftblasen im Dicht- und/oder Klebstoff bilden, können diese mit Hilfe der Kamera detektiert werden. Dies gilt sowohl für Luftblasen, die sich im Bereich der mindestens einen mit Dicht- und/oder Klebstoff befüllten Ausnehmung der Schablone bilden, als auch für Luftblasen, die sich im überschüssigen Dicht- und/oder Klebstoff bilden, der mit Hilfe der Rakel abgezogen wird. Denn an die mindestens eine Ausnehmung kann sich mindestens eine weitere Ausnehmung derselben Schablone oder einer weiteren Schablone anschließen, die mit dem überschüssigen Dicht- und/oder Klebstoff befüllt werden muss. Wird mit Hilfe der Kamera eine in dem überschüssigen Dicht- und/oder Klebstoff eingeschlossene Luftblase detektiert, kann der Dicht- und/oder Klebstoff gewechselt werden.Preferably, in step b), the squeegee is placed behind the sealant and/or adhesive, preferably the bead, in the squeegee direction, and the at least one camera is arranged in front of the sealant and/or adhesive in the squeegee direction. During the squeegee process, the squeegee moves towards the camera, pushing the sealant and/or adhesive in front of it. Should air bubbles form in the sealant and/or adhesive during the squeegee process, these can be detected with the help of the camera. This applies both to air bubbles that form in the area of the at least one recess in the stencil filled with sealant and/or adhesive, and to air bubbles that form in the excess sealant and/or adhesive that is removed with the help of the squeegee. This is because the at least one recess can be followed by at least one further recess in the same stencil or in another stencil, which must be filled with the excess sealant and/or adhesive. If the camera detects an air bubble trapped in the excess sealant and/or adhesive, the sealant and/or adhesive can be replaced.

In Schritt b) kann der Rakelprozess mit Hilfe der mindestens einen Kamera als Video und/oder als Bilderabfolge aufzeichnet werden. Das heißt, dass die Aufzeichnung entweder ein Bewegtbild oder eine Abfolge mehrerer Einzelbilder ist. Im letztgenannten Fall werden die Einzelbilder in möglichst kurzen Zeitabständen aufgenommen, um sicherzustellen, dass alle Fehlstellen erfasst werden.In step b), the squeegeeing process can be recorded as a video and/or as a sequence of images using at least one camera. This means that the recording is either a moving image or a sequence of several individual images. In the latter case, the individual images are taken at the shortest possible intervals to ensure that all defects are captured.

Des Weiteren bevorzugt wird eine Schablone mit einer Schablonenhöhe verwendet, die mindestens 300 µm, vorzugsweise mindestens 500 µm, weiterhin vorzugsweise mindestens 1000 µm, beispielsweise 1500 µm beträgt. Da mit der Höhe der Schablone die Gefahr der Blasenbildung steigt, kommen die Vorteile der Erfindung insbesondere dann zum Tragen, wenn die die Schablone besonders hoch ist. Zudem lassen sich auf diese Weise gedruckte Strukturen mit einer entsprechenden Schichthöhe herstellen. Das Verfahren ist daher insbesondere für die Herstellung von Dichtungen auf einer Schicht oder Lage einer elektrochemischen Zelle geeignet, da hier entsprechende Schichthöhen gefordert werden.Furthermore, it is preferred to use a stencil with a stencil height of at least 300 µm, preferably at least 500 µm, further preferably at least 1000 µm, for example 1500 µm. Since the risk of bubble formation increases with the height of the stencil, the advantages of the invention are particularly evident when the stencil is particularly high. Furthermore, printed structures with a corresponding layer height can be produced in this way. The method is therefore particularly suitable for the production of seals on a layer or layer of an electrochemical cell, since corresponding layer heights are required here.

Ferner bevorzugt wird der Dicht- und/oder Klebstoff mittels Schablonendrucks auf eine Mono- oder Bipolarplatte, eine Separatorplatte und/oder eine Membran-Elektroden-Anordnung der elektrochemischen Zelle aufgebracht. Die aus dem Dicht- und/oder Klebstoff hergestellte Dichtung dient dann der Medientrennung innerhalb der elektrochemischen Zelle und/oder dichtet diese nach außen ab.Furthermore, the sealant and/or adhesive is preferably applied by means of stencil printing onto a mono- or bipolar plate, a separator plate and/or a membrane electrode arrangement of the electro chemical cell. The seal made from the sealant and/or adhesive then serves to separate the media within the electrochemical cell and/or seal it off from the outside.

Die Erfindung und ihre Vorteile werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Diese zeigen:

  • 1 a) bis d) jeweils einen Längsschnitt durch ein zu bedruckendes Substrat während des Bedruckens in einem Schablonendruckverfahren,
  • 2 eine Draufsicht auf eine Schablone mit aufgebrachtem Dicht- und/oder Klebstoff und angesetzter Rakel sowie auf eine Kamera zum Aufzeichnen des Rakelprozesses,
  • 3 eine Seitenansicht der Anordnung der 2 aus der Sicht der Kamera,
  • 4 eine weitere Seitenansicht der Anordnung der 2 aus der Sicht der Kamera,
  • 5 a) und b) jeweils eine Draufsicht auf eine Schablone mit aufgebrachtem Dicht- und/oder Klebstoff und angesetzter Rakel, c) und d) jeweils den zugehörigen Querschnitt, sowie
  • 6 eine Draufsicht auf eine weitere Schablone mit aufgebrachtem Dicht- und/oder Klebstoff und angesetzter Rakel.
The invention and its advantages are explained in more detail below with reference to the accompanying drawings. These show:
  • 1 a) to d) each show a longitudinal section through a substrate to be printed during printing in a stencil printing process,
  • 2 a top view of a stencil with applied sealant and/or adhesive and attached squeegee as well as a camera for recording the squeegee process,
  • 3 a side view of the arrangement of the 2 from the camera's perspective,
  • 4 another side view of the arrangement of the 2 from the camera's perspective,
  • 5 a) and b) a top view of a stencil with applied sealant and/or adhesive and attached squeegee, c) and d) the corresponding cross-section, and
  • 6 a top view of another stencil with applied sealant and/or adhesive and squeegee attached.

Ausführliche Beschreibung der ZeichnungenDetailed description of the drawings

Die 1a) bis 1d) zeigen den herkömmlichen Prozess der Herstellung einer Dichtung 1 auf einem Substrat 2 mittels Schablonendrucks. Hierzu wird eine Schablone 4 auf das Substrat 2 aufgelegt und ein Dicht- und/oder Klebstoff 3 auf die Schablone 4 aufgebracht. Anschließend wird der Dicht- und/oder Klebstoff 3 mit Hilfe einer Rakel 6 in eine Ausnehmung 5 der Schablone 4 gedrückt. Die Rakel 6 wird hierzu in eine vorgegebene Richtung, der Rakelrichtung (siehe Pfeil), bewegt. Der Dicht- und/oder Klebstoff 3 verdrängt dabei die in der Ausnehmung 5 vorhandene Luft. Mit zunehmender Schablonenhöhe h stiegt die Gefahr von Fehlstellen, aufgrund von Luftblasen 8 (siehe 1 c)). Luftblasen 8 können sich im Bereich der Ausnehmung 5 der Schablone 4 sowie außerhalb im Bereich des überschüssigen Dicht- und/oder Klebstoffs 3 bilden (siehe 1d)). Wird dieser zum Befüllen einer weiteren Ausnehmung 5 genutzt, kann es wiederum dort zu einer Fehlstelle in der gedruckten Dichtung 1 kommen.The 1a) to 1d ) show the conventional process of producing a seal 1 on a substrate 2 by means of stencil printing. For this purpose, a stencil 4 is placed on the substrate 2 and a sealant and/or adhesive 3 is applied to the stencil 4. The sealant and/or adhesive 3 is then pressed into a recess 5 of the stencil 4 using a squeegee 6. For this purpose, the squeegee 6 is moved in a predetermined direction, the squeegee direction (see arrow). The sealant and/or adhesive 3 displaces the air present in the recess 5. With increasing stencil height h, the risk of defects due to air bubbles 8 increases (see 1 c) ). Air bubbles 8 can form in the area of the recess 5 of the template 4 as well as outside in the area of the excess sealant and/or adhesive 3 (see 1d )). If this is used to fill another recess 5, a defect may occur in the printed seal 1 there.

Ob es zur Ausbildung von Luftblasen 8 kommt, hängt insbesondere von der Schablonengeometrie, der Rheologie des Druckmaterials sowie weiterer Druckparameter, wie beispielsweise der Rakelgeschwindigkeit ab. Ggf. müssen die Parameter angepasst werden. Zunächst muss aber erkannt werden, dass eine Anpassung erforderlich ist. Hierzu kann das vorgeschlagene Verfahren eingesetzt werden.Whether air bubbles 8 form depends primarily on the stencil geometry, the rheology of the printing material, and other printing parameters, such as the squeegee speed. These parameters may need to be adjusted. However, it is first necessary to recognize that an adjustment is necessary. The proposed method can be used for this purpose.

Wie beispielhaft in der 2 dargestellt, wird bei dem vorgeschlagenen Verfahren der Rakelprozess mit Hilfe einer Kamera 7 aufgezeichnet. Die Kamera 7 ist hierzu in Rakelrichtung (siehe Pfeil) vor dem Dicht- und/oder Klebstoff 3 angeordnet, die Rakel 6 dahinter. Während des Rakelprozesses bewegt sich somit die Rakel 6 auf die Kamera 7 zu. Dabei schiebt sie den Dicht- und/oder Klebstoff 3 vor sich her. Der Dicht- und/oder Klebstoff 3 ist zumindest transluzent, das heißt lichtdurchlässig, so dass die Kamera 7 in der Lage ist, im Dicht- und/oder Klebstoff 3 eingeschlossene Luftblasen 8 zu erfassen. Kommt es nicht zur Ausbildung von Luftblasen 8, ergeben die Aufzeichnungen der Kamera 7 das in der 3 dargestellte Bild. Kommt es zur Ausbildung von Luftblasen 8, ergibt sich das in der 4 beispielhaft dargestellte Bild.As exemplified in the 2 As shown, in the proposed method, the squeegee process is recorded with the aid of a camera 7. For this purpose, the camera 7 is arranged in the squeegee direction (see arrow) in front of the sealant and/or adhesive 3, and the squeegee 6 is arranged behind it. During the squeegee process, the squeegee 6 moves towards the camera 7. In doing so, it pushes the sealant and/or adhesive 3 in front of it. The sealant and/or adhesive 3 is at least translucent, i.e., transparent to light, so that the camera 7 is able to detect air bubbles 8 enclosed in the sealant and/or adhesive 3. If no air bubbles 8 are formed, the recordings from the camera 7 show the 3 If air bubbles 8 form, the result is the 4 example image shown.

Zur Ausbildung von Luftblasen 8 kann es ferner beim Ansetzen der Rakel 6 an den auf die Schablone 4 aufgebrachten Dicht- und/oder Klebstoff 3 kommen, da beim Ansetzen ein luftgefüllter Zwischenraum zwischen der Rakel 6 und dem Dicht- und/oder Klebstoff 3 verbleibt (siehe 5a) bis 5d)). Denn der Dicht- und/oder Klebstoff 3 bildet keine ebene Oberfläche aus (siehe 5a) und 5b)). Darüber hinaus wird die Rakel 6 in der Regel schräg angesetzt, so dass ein luftgefülltes Zwickelvolumen 9 zwischen der Rakel 6 und dem Wulst aus Dicht- und/oder Klebstoff 3 verbleibt (siehe 5c)). Wird die Luft beim Abziehen der Rakel 6 nicht vollständig herausgedrückt, bildet sich eine Luftblase 8 aus (siehe 5d)). Diese kann dann mit dem Dicht- und/oder Klebstoff 3 in die nächste Ausnehmung 5 der Schablone 4 eingebracht werden.The formation of air bubbles 8 may also occur when the squeegee 6 is applied to the sealant and/or adhesive 3 applied to the stencil 4, since an air-filled gap remains between the squeegee 6 and the sealant and/or adhesive 3 (see 5a) to 5d )). Because the sealant and/or adhesive 3 does not form a flat surface (see 5a) and 5b) ). In addition, the doctor blade 6 is usually applied at an angle, so that an air-filled gusset volume 9 remains between the doctor blade 6 and the bead of sealant and/or adhesive 3 (see 5c )). If the air is not completely expelled when pulling off the squeegee 6, an air bubble 8 forms (see 5d )). This can then be inserted into the next recess 5 of the template 4 using the sealant and/or adhesive 3.

Damit die zwischen der Rakel und dem Wulst vorhandene Luft beim Abziehen vollständig herausgedrückt wird, kann - wie beispielhaft in der 6 dargestellt - der Wulst aus dem Dicht- und/oder Klebstoff 3 schräg zur Rakel 6 auf die Schablone 4 aufgebracht werden. Die Rakel 6 und eine Längsachse A des Wulsts verlaufen demnach nicht parallel, sondern umschließen gemeinsam einen Winkel a. Dieser kann 5 bis 45° betragen. Wird nun die Rakel 6 in Rakelrichtung (siehe Pfeil) über die Schablone 4 gezogen, gelangt zunächst nur ein Endabschnitt der Rakel 6 in Kontakt mit dem Wulst (in der 6 der untere Endabschnitt). Im weiteren Verlauf der Bewegung der Rakel 6 verkleinert sich das Luftvolumen zwischen der Rakel 6 und dem Wulst, wobei die Luft über die offene Seite (in der 6 am oberen Endabschnitt der Rakel 6) zuverlässig zu entweichen vermag.To ensure that the air between the squeegee and the bead is completely expelled during removal, as shown in the example in the 6 shown - the bead of sealant and/or adhesive 3 is applied to the stencil 4 at an angle to the squeegee 6. The squeegee 6 and a longitudinal axis A of the bead are therefore not parallel, but together enclose an angle a. This can be 5 to 45°. If the squeegee 6 is now pulled in the squeegee direction (see arrow) over the stencil 4, initially only one end section of the squeegee 6 comes into contact with the bead (in the 6 the lower end section). As the doctor blade 6 continues to move, the air volume between the doctor blade 6 and the bead decreases, with the air being drawn out via the open side (in the 6 at the upper end section of the doctor blade 6) can escape reliably.

Claims (8)

Verfahren zur Herstellung einer Dichtung (1) auf einem Substrat (2), insbesondere auf einer Schicht oder Lage einer elektrochemischen Zelle, mittels Schablonendrucks, umfassend die Schritte, a) Aufbringen eines Dicht- und/oder Klebstoffs (3) auf eine auf dem zu bedruckenden Substrat (2) aufliegende Schablone (4), b) Befüllen mindestens einer Ausnehmung (5) der Schablone (4) mit dem Dicht- und/oder Klebstoff (3) unter Verwendung einer Rakel (6), die hierzu in einer vorgegebenen Rakelrichtung über die Schablone (4) gezogen wird, so dass die Rakel (6) den Dicht- und/oder Klebstoff (3) in die mindestens eine Ausnehmung (5) drückt, und c) Auslösen des Dicht- und/oder Klebstoffs (3) aus der Schablone (4), dadurch gekennzeichnet, dass der Rakelprozess in Schritt b) mit Hilfe mindestens einer Kamera (7) aufgezeichnet wird und die Aufzeichnung einer Bildauswertung zur Detektion von Fehlstellen, insbesondere von eingeschlossenen Luftblasen (8), unterzogen wird.Method for producing a seal (1) on a substrate (2), in particular on a layer or ply of an electrochemical cell, by means of stencil printing, comprising the steps of a) applying a sealant and/or adhesive (3) to a stencil (4) lying on the substrate (2) to be printed, b) filling at least one recess (5) of the stencil (4) with the sealant and/or adhesive (3) using a squeegee (6), which for this purpose is pulled over the stencil (4) in a predetermined squeegee direction so that the squeegee (6) presses the sealant and/or adhesive (3) into the at least one recess (5), and c) releasing the sealant and/or adhesive (3) from the stencil (4), characterized in that the squeegee process in step b) is recorded with the aid of at least one camera (7) and the recording is subjected to image analysis to detect defects, in particular trapped air bubbles (8). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein transluzenter oder transparenter Dicht- und/oder Klebstoff (3) verwendet wird, so dass eingeschlossene Luftblasen (8) durch den Dicht- und/oder Klebstoff (3) hindurch sichtbar sind.Procedure according to Claim 1 , characterized in that a translucent or transparent sealant and/or adhesive (3) is used, so that enclosed air bubbles (8) are visible through the sealant and/or adhesive (3). Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt a) der Dicht- und/oder Klebstoff (3), vorzugsweise mit Hilfe einer Dispens- oder Dosiereinheit, als Wulst auf die Schablone (4) aufgebracht wird.Procedure according to Claim 1 or 2 , characterized in that in step a) the sealing and/or adhesive (3) is applied as a bead onto the stencil (4), preferably with the aid of a dispensing or dosing unit. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Wulst schräg zur Rakel (6) aufgebracht wird, so dass eine Längsachse (A) des Wulsts und eine dem Wulst zugewandte Stirnfläche der Rakel (6) einen Winkel (a) umschließen, der vorzugsweise 5° bis 45° beträgt.Procedure according to Claim 3 , characterized in that the bead is applied obliquely to the doctor blade (6), so that a longitudinal axis (A) of the bead and an end face of the doctor blade (6) facing the bead enclose an angle (a) which is preferably 5° to 45°. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt b) die Rakel (6) in Rakelrichtung hinter den Dicht- und/oder Klebstoff (3), vorzugsweise den Wulst, angesetzt wird und die mindestens eine Kamera (7) in Rakelrichtung vor den Dicht- und/oder Klebstoff (3) angeordnet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that in step b) the squeegee (6) is placed in the squeegee direction behind the sealing and/or adhesive (3), preferably the bead, and the at least one camera (7) is arranged in the squeegee direction in front of the sealing and/or adhesive (3). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt b) der Rakelprozess mit Hilfe der mindestens einen Kamera (7) als Video und/oder als Bilderabfolge aufzeichnet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that in step b) the doctor blade process is recorded as a video and/or as a sequence of images using the at least one camera (7). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schablone (4) mit einer Schablonenhöhe (h) verwendet wird, die mindestens 300 µm, vorzugsweise mindestens 500 µm, weiterhin vorzugsweise mindestens 1000 µm, beispielsweise 1500 µm beträgt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a stencil (4) is used with a stencil height (h) which is at least 300 µm, preferably at least 500 µm, further preferably at least 1000 µm, for example 1500 µm. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Dicht- und/oder Klebstoff (3) mittels Schablonendrucks auf eine Mono- oder Bipolarplatte, eine Separatorplatte und/oder eine Membran-Elektroden-Anordnung der elektrochemischen Zelle aufgebracht wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the sealing and/or adhesive (3) is applied by means of stencil printing to a mono- or bipolar plate, a separator plate and/or a membrane-electrode arrangement of the electrochemical cell.
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