Produktentwicklung mit dem 3D-Drucker

Um Brennstoffzellen und deren bauliche Verbesserung dreht es sich im jüngst gestarteten Forschungsprojekt VC-PEM. Mit einem innovativen Ansatz zur Kühlung von Proton Exchange Membrane (PEM) Brennstoffzellen sollen die bisherige Umlaufkühlung durch Vapor-Chambers (VC) ersetzt werden. Gelingen kann das mittels additiver Fertigung, gemeinhin bekannt als 3D-Druck: Die VCs werden millimetergenau an die Bauform der Brennstoffzelle angepasst und vollständig in die Bipolarplatten der PEM-Brennstoffzelle integriert. Durch den verbesserten Wärmetransport kann der elektrochemische Verschleiß verringert und somit die Lebensdauer und die Wirtschaftlichkeit von PEM-Brennstoffzellen deutlich erhöht werden.

Kick-off mit Impulsen aus Wissenschaft und Wirtschaft

Für den Projektstart kam das Projektteam – teils in Präsenz, teils online hinzugeschaltet – Anfang Oktober an der DHBW Mannheim zusammen: Die leitenden Professoren Prof. Dr. Volker Schulz der DHBW Mannheim und Prof. Dr. Nico Blessing des Standortes Heidenheim, der akademische Mitarbeiter und kooperativ Promovierende an der DHBW Mannheim, Eric Chadwick, ebenso wie Mitarbeiter des Dualen Partners ARVOS Ljungström aus Heidelberg. Meilensteine und der Zeitplan für die angesetzte Projektlaufzeit von 2 Jahren standen auf der Agenda, aber auch ein fachlicher Austausch: Eric Chadwick gab einen Einblick in den aktuellen Stand bei der Prototypen-Entwicklung mittels 3D-Druck und Dominik Scheid von der ARVOS Ljungström GmbH berichtete von projektrelevanten Erfahrungswerten, die das Unternehmen in 95 Jahren Wärmerückgewinnung gesammelt hat. Gemeinsam formuliertes Ziel: Durch die effiziente Kühlung und Nutzung der Abwärme werden in dem Projekt die Weichen gestellt, um PEM-Brennstoffzellen als Heizkraftwerke stationär einzusetzen. "Wir bündeln die Expertise aus den Bereichen Wärmeübertrager, 3D-Druck und Computertomographie, um die Kühlung von PEM-Brennstoffzellen zu revolutionieren. Im Sinne des Forschungstransfers wollen wir mit ARVOS, einem langjährigen Dualen Partner, neue Märkte für Wärmeübertrager erschließen", so Prof. Schulz zur Einzigartigkeit des VC-PEM-Projekts.

Ideale Infrastruktur und Synergien am Campus Coblitzallee

Überzeugen konnten sich die Gäste außerdem von der modernen Infrastruktur am Campus Coblitzallee für kooperative Forschungsprojekte wie dieses: Seit Anfang 2021 verfügt die DHBW Mannheim im Forschungscluster Additives Fertigungslabor (AddLab) über ein High-End-3D-Drucksystem, mit dem Industrie-Metalle besonders fein gedruckt werden können – so auch die Prototypen der VCs, deren Oberflächen mit höchster Präzision für den Flüssigkeitstransport optimiert werden. Darüber hinaus besteht an der DHBW Mannheim eine intensive Zusammenarbeit zwischen dem Forschungscluster AddLab und dem Forschungscluster ELCH, sodass neueste Forschungsergebnisse auf kürzestem Weg geteilt und die Wissensgenerierung auch für das VC-PEM beschleunigt wird.

Förderung durch das Ministerium für Wissenschaft, Forschung und Kunst (MWK)

Die Intensivierung des wechselseitigen Wissens- und Technologietransfers von DHBW und den Dualen Partnern ist das zentrale Ziel der DHBW Forschungsförderlinie 2020 des MWK, um innovative Lösungen für die betriebliche Praxis zu entwickeln und umzusetzen. In diesem Rahmen wird das Projekt VC-PEM bis 31. Dezember 2023 gefördert.