Boom delle celle a combustibile - Schmalz ne approfitta

A partire dal 2001 è iniziato a bollire qualcosa nella pentola del settore. In occasione dell’evento IAA (fiera internazionale dell’automobile) dell’inizio del 21o secolo, sempre più produttori di autovetture hanno rivolto la propria attenzione verso la visione “blu” della mobilità del futuro. Veicoli con trazione a celle a combustibile. Anche il costruttore tedesco di autovetture ha mandato la sua flotta di prova sulle strade - vetture silenziose, pulite e, nel pieno rispetto delle misure di sicurezza, altrettanto facili da manovrare come i modelli benzina o diesel. A questo punto anche l’opinione pubblica ha iniziato a interessarsi per le celle a combustibile. Dopo anni di incentivi al settore della mobilità elettrica con batterie, sono ritornati alla ribalta gli utilizzatori dell’idrogeno. Nel suo studio dell’aprile del 2021, VDE ha definito “il portafoglio di sistemi di propulsione del futuro” come particolarmente misto e incentrato sull’uso: batterie per le autovetture, batterie o celle a combustibile per i camion, e-fuels per i veicoli esistenti, lo sport automobilistico e le auto d’epoca. L’associazione tedesca dell’elettrotecnica, dell’elettronica e dell’informatica (Verband der Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik e. V.) ha svolto un sondaggio tra le rappresentati e i rappresentati della politica, dei consigli di amministrazione e dell’economia. Il fatto è che: le celle a combustibile si stanno affermando e rappresentano un’opportunità per la mobilità e l’economia a emissioni zero in Germania. Per rendere la produzione più efficiente sono necessari sistemi di presa automatizzati per i diversi componenti e gruppi in modo da garantire una movimentazione delicata e sicura.

“Le celle a combustibile rappresentano attualmente un tema estremamente dinamico. In Germania e in Europa in particolare, così come in alcuni paesi asiatici, i programmi di finanziamento consentono l’ingresso di nuovi attori e il consolidamento delle grandi aziende”, afferma Matthias Müller, Responsabile divisioni industriali internazionali e key account management di J. Schmalz GmbH. La sfida per lui e il suo team sta nel partecipare a tutti i progetti e nell’essere in grado di offrire un elevato livello di innovazione. “Ci riusciamo senza problemi - grazie alla direzione delle nostre filiali. Queste rappresentano il fulcro delle nostre attività e sono in grado di scoprire e servire correttamente contatti e clienti importanti. La chiave del nostro successo è rappresentata dalla stretta collaborazione con la nostra organizzazione commerciale. “Con soluzioni altamente innovative e un reparto sviluppo sempre attivo, possiamo seguire le dinamiche del mercato”, spiega Müller. Schmalz sta puntando molto sul potenziamento della sua rete di partner: da decenni infatti, l’azienda coopera con le case automobilistiche e partecipa ai progetti di ricerca nazionali. L’obiettivo: la produzione di serie economica delle celle a combustibile. “In questo scenario l’automazione della produzione è determinante e qui noi possiamo dire la nostra”, aggiunge Müller. Schmalz vanta un’ampia gamma di ventose e pinze di presa e quindi può svolgere un ruolo chiave. Tuttavia, ci sono ancora molte cose da fare nel reparto sviluppo della nostra sede centrale. “Le dinamiche del settore si traducono in richieste ai nostri costruttori e ai nostri sviluppatori: devono modificare continuamente i sistemi di presa per adeguarli alle nuove fasi di produzione, ai nuovi pezzi, ai nuovi materiali e alle nuove strutture superficiali.”

Per capire cosa intende Matthias Müller è importante dare un’occhiata a una cella a combustibile, che dal punto di vista del design ricorda una batteria. Un elettrolita divide l’anodo da catodo e facilita il trasporto degli ioni. Questo gruppo di membrane-elettrodi (MEA) rappresenta il cuore delle celle a combustibile. Verso l’esterno segue rispettivamente un sistema di diffusione gassosa interfacciato con le piastre bipolari.

I sistemi che servono per la produzione del gruppo MEA devono essere in grado di movimentare tutti i componenti in modo molto delicato a causa delle diverse superfici sensibili. Pertanto Schmalz abbina più circuiti del vuoto e tecniche di presa per movimentare in sequenza le membrane rivestite con il catalizzatore, il sistema di diffusione gassosa e i bordi di tenuta. Una portata elevata e la generazione di vuoto pneumatica a elevata efficienza energetica con gli eiettori compatti SCPM impediscono la presenza di particelle residue sui pezzi. “In questo modo il sistema può essere utilizzato anche in camere bianche”, spiega Müller. Il principio di presa ad area protegge le pellicole sottili dalla deformazione, grazie all’ampia superficie di contatto, al basso livello di vuoto e all’alta portata. Come avviene già per la produzione delle batterie, anche qui l’esperto del vuoto deve garantire una protezione sicura contro le scariche elettrostatiche - grazie alle superficie di contatto conformi ESD.

I MEA sono inseriti in piastre bipolari (BPP) in metallo o grafite. Il compito di questi componenti è di trasformare l’idrogeno in anodo e l’ossigeno in catodo. Inoltre promuovono la dissipazione dell’acqua di reazione e la generazione di energia termica ed elettrica. La struttura delle superfici influisce sul grado di rendimento delle celle a combustibile. Particolarmente dinamiche sono le attività di ricerca e sviluppo. Il nostro reparto sviluppo deve mantenere questa velocità e le nostre pinze di presa devono adattarsi ai nuovi formati e strutture”, chiarisce Müller.

In linea di principio Schmalz utilizza le pinze di presa ad area per la movimentazione sicura dei campi di flusso strutturati. L’ulteriore ventosa integrata permette di aumentare le forze laterali ammesse - in questo modo le BPP rimangano in posizione nonostante l’accelerazione elevata. La plastica delle piastre di aspirazione e il materiale HT1 della ventosa proteggono le superfici rivestite dai danni e dai residui chimici. Le mezze BPP concave o convesse vengono aspirate dalla ventosa flottante SBS in modo sicuro e tenute in posizione grazie alla sua alta forza di presa. I sensori integrati rilevano in modo affidabile i componenti. Questi sensori sono importanti anche nella produzione delle pile, cioè nell’assemblaggio di MEA, sistema di diffusione gassosa e piastre bipolari.

Per questa fase produttiva e in funzione dei diversi componenti, Schmalz mette a disposizione l’intera gamma di dispositivi di presa speciali: pinze di presa ad area FLGR, pinze di presa di flusso SCG, ventose flottanti SBS e ventose a vuoto convenzionali. Le diverse tecnologie applicate a questi prodotti - indipendentemente che si tratti di presa della superficie piena e senza contatto - contribuiscono a ridurre il contatto superficiale e la contaminazione delle superfici. Inoltre, riescono a mantenere la velocità e la dinamica del processo produttivo.

“Le esigenze della produzione delle celle di combustibile sono simili a quelle delle batterie - vengono movimentati materiali simili. Questi sono dotati di rivestimento sottili e quindi sono delicati. Inoltre teniamo il passo delle dinamiche di sviluppo - sia in merito a progetti di ricerca che di produzione in serie”, riassume Matthias Müller. Dopo il colloquio con il responsabile della divisione industriale internazionale è chiaro: “Indipendentemente che si tratti della visione “blu” dell’industria automobilistica o del piano “verde” della politica, il blu di Schmalz sarà sempre più visibile nella produzione automatizzata delle celle di combustibile.