4、燃料电池组件高精度堆叠优化与大型产品装配夹具创新

燃料电池组件高精度堆叠优化与大型产品装配夹具创新

1. 燃料电池堆叠系统现状

整体密封概念对燃料电池生产系统影响巨大，因为零部件数量不同，且在处理过程中组件可能更脆弱或易弯曲。单个电池会与多达400个单电池堆叠在一起。近年来，燃料电池堆的组装才受到关注，相关文献讨论尚不深入。

不同的研究提出了不同的堆叠系统：
- Bobka等人提出的系统配备了多个 overhead 摄像头，用于在处理前后测量位置，使用预组装的MEA，重点在于提高堆叠精度，但未深入研究夹具不准确的问题。
- Williams等人和Laskowski等人提出的系统使用机器人进行组装，用导向销对齐组件，但受导向销长度限制，堆叠精度仅为0.51mm，同样使用预组装的MEA。

还有一些研究项目，如MontaBS和Fit - 4 - AMandA，研究带有密封GDL的燃料电池堆组装，但关于组装系统及其核心组件的信息较少。众多专利表明工业环境中对燃料电池堆组装的关注度在增加，但关于已注册产权的实施信息不足。上述组装系统在拾取和放置操作中都使用真空或低压夹具，而对于未预组装的单个CCM和多孔GDL的抓取尚未研究。

2. 可扩展和灵活的生产系统概念

敏捷制造系统的要求可概括为三个关键要素：主动准备、快速反应时间和优化效率。在机器层面，需要理解材料与生产的相互作用，以适应未来材料的发展。通过预先开发的生产模块进行逐步扩展，可涵盖过程链中的广泛步骤。

有两种实现方式：
- Porstmann等人通过高度专业化解决，将每个任务分配给单个处理系统。
- Bobka等人的方法能执行多项操作，但只能抓取预组装的MEA。一个能组装MEA的敏