Projekt DuSwaP startet: Entwicklung einer Prozesssteuerung für wasserstofffreie Prüfungen

Die Fahrzeugindustrie unterliegt derzeit einem erheblichen Wandel – der klassische Verbrennungsmotor wird immer mehr zu einem Auslaufmodell. Davon ist auch die Zulieferindustrie erheblich betroffen. Umso wichtiger ist es, dass sich diese Industrie auf den Technologiewechsel vorbereitet und diesen aktiv mitgestaltet. Nur so ist es möglich, die bestehenden Arbeitsplätze langfristig zu sichern und darüber hinaus neue zu schaffen. Ein vielversprechendes Zukunftsmodell ist der Brennstoffzellenantrieb für Fahrzeuge.

Im Projekt DuSwaP geht es um die Entwicklung eines dualen Stackingkonzeptes und wasserstofffreier Prüfszenarien. Gemeinsam mit Partnern aus der Industrie, siehe unten, werden Technologien entwickelt, welche die Aktivierung und Reparatur von Brennstoffzellen(stacks) deutlich effizienter im Bezug auf Ressourceneinsatz und Zeit ermöglichen sollen. Wir vom Fraunhofer IWU legen dabei den Fokus auf folgende vier Themengebiete: Duales Stackingkonzept, Wasserstoffarme Prüfung, Prozessüberwachung und Demontage bzw. Reparatur.

Der Brennstoffzellenantrieb und alle Themengebiete, die mit dessen Herstellung, Betrieb, Wartung und Recycling verknüpft sind, werden bereits in verschiedenen regionalen und bundesweiten F&E-Initiativen vorangetrieben (u. a. Hzwo).

Zielstellungen im Projekt

DuSwaP möchte mit folgenden Zielstellungen den Produktionsprozess entscheidend optimieren und damit marktfähig machen:

• Entwicklung eines neuartigen dualen Stackingkonzeptes:
  Die Brennstoffzelle wird in viele kleine und damit leicht prüfbare Ministacks zerlegt und und nach der Prüfung zu der eigentlichen Stack zusammengesetzt. Hierdurch wird die Dauer des Stapelprozesses um 75% reduziert.
• Entwicklung eines wasserstoffarmen Prüfkonzeptes zur zeiteffizienten Bewertung (Minuten statt Stunden) gefertigter Brennstoffzellen und damit Eliminierung der sicherhitstechnischen Maßnahmen beim Einsatz von reinem Wasserstoff
• Entwicklung eines Systems zur Prozessüberwachung dieses anspruchsvollen und hochratenfähigen Produktionsprozess
• Entwicklung und Konzeptionierung einer allgemeingültigen Lösung für die effiziente und kostengünstige Demontage von Brennstoffzellen

Zusammen mit den Partnern aus der Industrie werden Demonstratoren aufgebaut, um die Forschungsergebnisse zu bestätigen. Mit dem Brennstoffzellenprüflabor bei uns am Fraunhofer IWU können die Ergebnisse und Erkenntnisse kontinuierlich verglichen und optimiert werden.

Konkrete Zielstellung der Abteilung IIoT-Steuerungen und technische Kybernetik

Die modulare, skalierbare und flexible Prüfung der Brennstoffzellen-Stacks im Herstellungsprozesses erfordert eine ebenso modulare, skalierbare und flexible Prozesssteuerung. Aktuelle Steuerungslösungen sind auf den Ablauf und Prozess programmiert. Dies erfordert bei Änderungen bzw. Anpassungen im Ablauf den Eingriff eines Steuerungsexperten, was meist mit einem hohem Kosten- und Zeitaufwand einhergeht. Ein schneller und einfacher Prozesswechsel durch den Betreiber der Anlage ist nicht möglich.

Das Ziel der Technologieentwicklung Steuerungstechnik ist es, die Möglichkeit zur einfachen und schnellen Veränderung von Prozessen bzw. Entwicklung neuer Prozessabläufe an der bestehenden Anlage durch den Maschinenbetreiber selbst zu schaffen. Das geschieht ganz nach der Philosophie „Konfigurieren statt Programmieren“. Dies führt zu einer drastischen Reduzierung von Entwicklungs- und Inbetriebnahmezeiten sowie von Umrüstzeiten und -kosten auf wenige Stunden gegenüber bisher mehreren Tagen oder Wochen.

Für Rückfragen und Anmerkungen steht Ihnen unser Kollege Herr Martin Richter gerne unter folgender Mailadresse zu Verfügung: martin.richter@iwu.fraunhofer.de.

Headerbild: © Fraunhofer IWU, in Anlehnung an Rubin-Bündnis DuSwaP