01 Linearbremsen von Mayr Antriebstechnik sichern die vertikalen Verfahrachsen ab und halten sie zuverlässig in Position WASSERSTOFF DICHTHEIT PRÜFEN, ABER SICHER Für die Verstromung von Wasserstoff werden H2-Brennstoffzellen benötigt. Bipolarplatten sind ein integraler Bestandteil von sogenannten Brennstoffzellen- Stacks. Damit diese Bipolarplatten effizient und zuverlässig funktionieren, müssen sie dicht sein. Die Maceas GmbH, eine reine Tochtergesellschaft der Worthmann Maschinenbau GmbH, hat für die Dichtheitsprüfung von Bipolarplatten eine Lösung entwickelt. Stangenbremsen von Mayr Antriebstechnik tragen zur Sicherheit der Anwendung bei. Wasserstoff gilt als ein Schlüssel für die Energiewende. Das einfachste Molekül ist eine vielfältig einsetzbare Alternative zu fossilen Energieträgern. Aus Wasserstoff (H 2 ) und Sauerstoff (O 2 ) erzeugen Brennstoffzellen Strom (und Wärme). Kernelement der Brennstoffzelle wiederum sind die Bipolarplatten. In Stapeln von 200 bis 500 Stück bilden sie das Herz eines Brennstoffzellensystems. Bipolarplatten verbinden die Zellen elektrisch und verteilen das Gas über die Fläche der Platte. Weitere Aufgaben sind die Trennung des Gases zwischen angrenzenden Zellen, die Abdichtung nach außen und auch die Kühlung. „Entscheidend ist, dass die Bipolarplatten dicht sind“, erklärt Daniel Schönbohm, Leiter Vertrieb bei der Worthmann Maschinenbau GmbH. „Kein Gas darf durch Leckagen den gewünschten Prozess umgehen oder negativ beeinflussen.“ Das mittelständische Maschinenbau-Unternehmen aus dem niedersächsischen Barßel nahe Oldenburg hat sich unter der Marke Maceas auf die automatisierte Dichtheitsprüfung spezialisiert. „Wir bieten unseren Kunden sowohl standardisierte als auch maßgeschneiderte Lösungen mit unterschiedlichen Prüfverfahren an. Unser Hauptaugenmerk liegt dabei auf der Helium- Dichtheitsprüfung und der Ultraschall-Gasblasen-Detektion im 40 MOBILITY 2023
MOBILE ENERGY FREQUENZ UND DYNAMIK ZÄHLEN Wasserbad, gerne auch mit einer Vollautomatisierung“, beschreibt Daniel Schönbohm das Aufgabenfeld. ALLES DICHT 02 Immer zwei Platten können gleichzeitig in einer Vakuum-Kammer getestet werden Die Helium-Dichtheitsprüfung gehört zu den etablierten und genauesten Verfahren der Dichtheitsprüfung sowohl im Labor als auch in der Serienproduktion. Damit lassen sich zuverlässig auch sehr kleine Leckagen detektieren und lokalisieren. Helium-Vakuum, Helium-Schnüffeln oder Helium-Akkumulation werden als Verfahren eingesetzt. Das Prüfverfahren gilt dabei als schnell und prozesssicher. Es kann halbautomatisch, mit Teilehandling durch einen Werker oder vollautomatisch durchgeführt werden, zum Beispiel mittels eines Handling-Roboters. Der Helium-Leckagetest erfolgt mit einem Hochvakuum im Massenspektrometer. „Innerhalb eines Testzyklus werden die unterschiedlichen Kreisläufe der Bipolarplatten – also der Kühlkanal sowie die Wasserstoff- und Sauerstoffseite – gegeneinander auf Dichtheit geprüft“, erläutert Daniel Schönbohm. „Immer zwei Platten können gleichzeitig in einer Vakuum-Kammer getestet werden.“ Für den eigentlichen Prüfvorgang werden die Prüfteile in der unteren Hälfte der Prüfkammer über Zentrierpunkte positioniert und über ein Vakuum-System fixiert. Anschließend wird über die vertikale Verfahrachse die Kammer geschlossen und die Helium-Dichtheitsprüfung durchgeführt. Nach der Prüfung öffnet die Kammer wieder und die getesteten Teile können manuell oder mittels Roboter entnommen werden. Die effektive Taktzeit beträgt 12 s für eine Doppelstation, die Kapazität liegt somit bei max. 300 Teilen pro Stunde. Die Prüfanlagen sind modular aufgebaut. Bei Bedarf kann das Hauptmodul, das den Schaltschrank und die Bedienelemente enthält, um weitere Module ergänzt werden, passend zu den jeweiligen Produktionszahlen. In den Prüfanlagen sind Linearbremsen von Mayr Antriebstechnik im Einsatz, um die vertikalen Verfahrachsen abzusichern und zuverlässig in Position zu halten. „Beim Verschließen der Kammern über Vakuum ist ein hoher Kraftaufwand nötig. Die Bremsen sind allerdings von diesen Kräften entkoppelt“, erklärt Daniel Schönbohm. „Die Herausforderung für die Bremsen besteht also nicht so sehr in der Belastung durch hohe Kräfte, sondern vielmehr in der Beanspruchung durch das häufige Auf- und Zufahren ca. alle 30 Sekunden. In den halbautomatischen Prüfanlagen dienen die Bremsen zusätzlich dem Werkerschutz. Wird die Lichtschranke durch eine Person durchbrochen, fallen die Bremsen zuverlässig ein.“ Die Roba-linearstop-Sicherheitsbremsen von Mayr sind für diese dynamischen Bremsungen ausgelegt. Das Unternehmen hat die Bremsen als Sicherheitsbauteil nach der Maschinenrichtlinie (2006/42/EG) dafür freiwillig einer Baumusterprüfung unterzogen. DAUERHAFT KURZE SCHALTZEITEN Die Roba-linearstop-Bremsen sind Sicherheitsbremsen nach dem Fail-Safe-Prinzip. Das bedeutet, sie erzeugen die Bremskraft durch Druckfedern und sind im energielosen Zustand geschlossen. Die Linearbremsen eignen sich besonders für den Einsatz in schwerkraftbelasteten Achsen, da sie direkt an den Massen angebracht werden, die abgebremst bzw. gehalten werden sollen. Antriebselemente wie Zahnriemen, Kupplungen oder Spindelmuttern, die bei anderen Bremssystemen das Bremsmoment mit übertragen und Einfluss auf die Sicherheit haben könnten, gibt es hier nicht. Generell sind gerade bei vertikalen Achsen kurze Anhaltewege wichtig für die Sicherheit von Mensch und Maschine. Entscheidend für den Bremsweg sind dabei die Schaltzeiten der Bremse. Denn in der Zeit des freien Falls bis die Bremse schließt und die Verzögerung einsetzt, beschleunigt sich die Masse zusätzlich – unter Umständen so extrem, dass die zulässigen Werte der Bremse überschritten werden. Anwender sollten daher bei der Auswahl der Linearbremsen auf möglichst kurze, verifizierte Schaltzeiten achten – und auch darauf, dass diese Schaltzeiten über die gesamte Lebensdauer der Bremse eingehalten werden. Um in der jeweiligen Applikation größtmögliche Sicherheit zu erreichen und die projektierten Schaltzeiten über die gesamte Lebensdauer zu gewährleisten, hat Mayr Antriebstechnik die Linearbremsen mit einer zuverlässigen Schaltzustandskontrolle ausgestattet. Bilder: Mayr, Worthmann Maschinenbau www.mayr.com www.worthmann-ma.de UNTERNEHMEN Chr. Mayr GmbH + Co. KG Eichenstrasse 1, 87665 Mauerstetten Tel. 08341 804-0 E-Mail: public.mayr@mayr.de AUTORIN Simone Dauer, Pressereferentin, Chr. Mayr GmbH + Co. KG, Mauerstetten MOBILITY 2023 41
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