La pila de combustible está en auge - y Schmalz ha entrado en ella

A partir de 2001, las cosas se agitaron entre los motores de combustión. En los salones internacionales de automóviles de principios del siglo XXI, cada vez más fabricantes de automóviles llamaron la atención sobre su visión "azul" de la movilidad del futuro: automóviles con tracción de pila de combustible. Los fabricantes de automóviles alemanes también enviaron flotas de prueba a las carreteras: silenciosas, limpias y tan fáciles de usar como las de gasolina o diésel, siempre que se respeten algunas medidas de seguridad. Entonces, la pila de combustible dejó de llamar la atención del público. Tras años de fomento de la electromovilidad con baterías como almacenamiento de energía, ahora los usuarios de hidrógeno vuelven a ser protagonistas. En un estudio publicado en abril de 2021, la Asociación de Electrotécnicos Alemanes VDE define la "cartera de accionamientos del futuro" como una combinación orientada a la demanda: batería para turismos, batería o pila de combustible para camiones y combustibles eléctricos para vehículos existentes, deportes de motor y coches clásicos. La Asociación Alemana de Tecnologías Eléctricas, Electrónicas y de la Información realizó una encuesta entre políticos y empresarios. Lo cierto es que la pila de combustible se está imponiendo y es una oportunidad para la conducción sin emisiones y la economía en Alemania. Una producción eficiente también requiere sistemas de ventosas automatizados que manipulen los diferentes componentes y módulos de forma suave y segura.

"La pila de combustible es actualmente un tema muy dinámico. Especialmente en Alemania y Europa, así como en algunos países de Asia, los programas de fomento están permitiendo que surjan nuevos actores y que los grandes nombres se establezcan aún más", afirma Matthias Müller, Director de Ventas Internacionales y Dirección Regional y de Cuentas Estratégicas Internacional de J. Schmalz GmbH. El reto para él y su equipo es estar al tanto de todos los proyectos y poder atender el alto nivel de innovación. "Lo conseguimos sin problemas, gracias a nuestra gestión de sectores. Este es nuestro eje, descubriendo contactos relevantes y proporcionando apoyo experto a los clientes. Detrás del éxito está la estrecha colaboración con nuestras organizaciones de distribución. Con soluciones muy innovadoras y un sólido departamento de desarrollo, podemos seguir la dinámica del mercado", explica Müller. La empresa de la Selva Negra está fuertemente interconectada: Schmalz lleva décadas trabajando con los fabricantes de automóviles y participa en proyectos de investigación nacionales. Su objetivo: la producción económica en serie de pilas de combustible. "Aquí es donde la automatización es crucial, y aquí es donde entramos nosotros", añade Müller. Schmalz está bien posicionada para este papel con su amplia cartera de garras. Sin embargo, aún queda mucho por hacer en el departamento de desarrollo de la localidad alemana de Glatten. "La dinámica del sector se refleja en las exigencias que se plantean a nuestros diseñadores y desarrolladores: Tienen que adaptar permanentemente los sistemas de ventosas a los cambios en los pasos de producción, las piezas y los materiales, así como a las nuevas estructuras superficiales."

Para entender a qué se refiere Matthias Müller, ayuda echar un vistazo al interior de una pila de combustible, cuya estructura recuerda básicamente a la de una batería: una capa de electrolito separa el ánodo y el cátodo y garantiza el transporte de iones. Este conjunto de electrodos de membrana (MEA) es el corazón de toda pila de combustible. En el exterior, hay una capa de difusión de gas a la que se adhieren las placas bipolares.

Los sistemas que acceden a los MEAs en la producción deben ser especialmente cuidadosos con las superficies sensibles y, en el mejor de los casos, manipular todos los componentes. Por ello, Schmalz combina varios circuitos de vacío y tecnologías de agarre para recoger secuencialmente la membrana recubierta de catalizador, la capa de difusión de gas y el marco de sellado. Un gran flujo de volumen y la generación de vacío neumática, eficiente en cuanto al desgaste y la energía, por parte de los eyectores compactos SCPM, evitan los residuos de partículas en las piezas. "Esto significa que nuestro sistema también puede utilizarse en salas estériles", explica Müller. El principio de agarre de toda la superficie del plano aspirante, que combina un contacto de gran superficie con un bajo nivel de vacío y un alto flujo, protege las láminas finas de la deformación. Al igual que en la producción de baterías, el experto en técnica de vacío debe garantizar permanentemente la seguridad de la descarga electrostática, con la ayuda de superficies de contacto conformes a la ESD.

Las placas bipolares (BPP) de materiales metálicos o de grafito enmarcan los MEAs. Su tarea: conducir el hidrógeno al ánodo y el oxígeno al cátodo, así como la eliminación del agua de reacción y la liberación de la energía térmica y eléctrica. El diseño de sus superficies influye en la eficiencia de la pila de combustible posterior. Igual de dinámicos son la investigación y el desarrollo. "Nuestro desarrollo tiene que seguir este ritmo y adaptar nuestras garras a los formatos y estructuras cambiantes", explica Müller.

En principio, Schmalz utiliza planos aspirantes para la manipulación segura de los campos de flujo estructurados. Además, las ventosas integradas aumentan la fuerza lateral admisible, por lo que la BPP se mantiene en su sitio a pesar de las grandes aceleraciones. El plástico de las placas de ventosas y el material HT1 de las ventosas protegen las superficies revestidas de daños y residuos químicos. Las mitades convexas o cóncavas de la BPP son aspiradas de forma segura por la ventosa flotante SBS y se nivelan con sus altas fuerzas de retención. Además, los sensores integrados reconocen inequívocamente los componentes. También son importantes en la producción de pilas, es decir, la unión de los MEAs, las capas de difusión de gas y las placas bipolares.

En función de los diferentes componentes, toda la gama de garras especiales de Schmalz se encuentra en este paso de producción: planos aspirantes FLGR, ventosas de flujo SCG, ventosas flotantes SBS ventosas de vacío convencionales. Sus diferentes tecnologías, ya sea de agarre completo o de bajo contacto, mantienen la presión superficial baja y las superficies libres de contaminación. Al mismo tiempo, siguen el ritmo de la dinámica en el proceso de producción.

"Los requisitos para la producción de pilas de combustible son similares a los de la producción de baterías; al fin y al cabo, estamos manipulando materiales comparables. Son finas, están revestidas y, por lo tanto, son extremadamente sensibles. Y seguimos el ritmo de la dinámica de desarrollo, tanto en los proyectos de investigación como en la producción en serie", resume Matthias Müller. Después de la conversación con el Director de Gestión del Sector Internacional, está claro: tanto si se trata de la visión "azul" de los fabricantes de automóviles como del plan "verde" de los políticos, el azul Schmalz siempre brillará en la producción automatizada de pilas de combustible.