Projektmotivation ist im Kontext des Produktionsanlaufs von Brennstoffzellenstapeln die Sicherstellung der Herstellung reproduzierbarer Gutteile, für die es notwendig ist ein Inline Monitoring zu haben. Da Brennstoffzellenkomponenten innerhalb enger Toleranzen gefertigt werden müssen und schon auf dem Weg zur Serie Qualitätskriterien nicht mit einem Messschieber oder mit dem Auge ausreichend reproduzierbar sind, werden schnelle, hoch auflösende Messmittel benötigt. Dazu haben sich ZBT, Nanofocus und adrem auf deutscher Seite und Focal, HyMove sowie Nedstack auf niederländischer Seite zusammengeschlossen, um eine industrietaugliche Lösung bereitzustellen.

Zu Beginn des Projektes SuperSurf gab es kein Messsystem mit dem es annähernd möglich war im Minutenbereich eine Bipolarplatte in den Dimensionen einer DIN-A3 Seite nach Unregelmäßigkeiten zu untersuchen. Bei der elektrischen Kontaktierung zweier Materialien über eine Anpresskraft spielt die Oberflächenbeschaffenheit der Komponenten eine entscheidende Rolle. Das konfokale Lasermikroskop µ-serf  von Nanofocus verfügt über die Möglichkeit die reale Fläche der Erhebungen/Vertiefungen und deren realen Dimensionen auf einer Probe zu bestimmen. Es lässt sich so ein ideales Verhältnis für einen niedrigen Kontaktwiderstand finden. Bei gefrästen Bauteilen ist es wichtig, dass sich dieses Verhältnis nicht verändert, wenn das Werkzeug bei der Herstellung verschleißt. Bei der Herstellung von metallischen Bipolarplatten ist es wichtig, dass das Startmaterial stets die gleiche festgelegte Rauigkeit besitzt. Kratzer oder Schweißperlen auf einer Bipolarplatte konnten zu Beginn des Projektes nicht automatisch auf einer Fläche von einer Größe eines A3 Blattes erkannt werden. Mit dem in SuperSurf entwickelten Gerät sind die oben beschriebenen Herausforderungen beherrschbar.

Das ZBT übernahm in diesem deutsch-niederländischen Konsortium die Aufgabe das Wissen über die Beschaffenheit der Bipolarplatten auf die Mikroskophersteller und Bildverarbeiter zu übertragen. Hierfür stellte das ZBT Proben mit unterschiedlichen Rauigkeiten und Defekten her, die als Muster für die Entwicklung benutzt wurden. Die technische Relevanz dieser Defekte wurde in Leitfähigkeitsmessungen und Korrosionsmessungen überprüft. Auch wurden sogenannte Einzeller mit den Defekten aufgebaut. Die Vergleichsproben wurden den Projektpartnern zur optischen Untersuchung zur Verfügung gestellt.

So konnte inzwischen ein Prototypisches Messgerät bei Nanofocus entwickelt werden, das verschiedene Hersteller von metallischen Bipolarplatten nun nutzen, um ihre Platten zu charakterisieren. Durch die Rückkopplung mit den Herstellern kam es zu einer Erweiterung in den Anforderungen an das Messsystem. Die Tragfähigkeit des Messtisches wurde deutlich erhöht, so dass heute auch Werkzeuge auf Maßhaltigkeit und Verschleiß vermessen werden können. Aus den Messungen an Compound-Bipolarplatten des niederländischen Partners Nedstack konnten wichtige Erkenntnisse gewonnen werden. Nedstack setzt heute ein auf ihre Bedürfnisse abgewandeltes Gerät für ihre Qualitätskontrolle ein. Eine Rückverfolgung der Plattenparameter der bei Nedstack hergestellten und bei dem niederländischen Partner HyMove in elektrischen Bus-Antriebssträngen verbauten Brennstoffzellenstacks ist für die Zukunft geplant.

Die Abstimmung zum Deutsch-Niederländischen Wirtschaftspreis der DNHK läuft noch bis zum 27.10.2019!