Fraunhofer IWU eröffnet neue Wege zur wirtschaftlichen Großserienfertigung von Wärmetauscherplatten

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Steigende Effizienzanforderungen, wachsende Produktionszahlen und
zunehmender Kostendruck stellen Hersteller von Wärmetauschern vor neue
Herausforderungen. Die entscheidende Frage lautet: Welche
Fertigungstechnologie ermöglicht künftig höchste Bauteilqualität bei
gleichzeitig wirtschaftlicher Serienproduktion? Das Fraunhofer IWU kann
maßgeschneiderte Antworten auf diese Frage geben. Neben etablierten
Verfahren wie dem Hohlprägen (Pressen) sowie der Hochdruckblechumformung
(Hydroforming) richtet das Institut den Fokus insbesondere auf eine
Technologie mit außergewöhnlichem Produktivitätspotenzial: das
Hohlprägewalzen.

[Chillventa 2026 | Halle 7A, Stand-408 (Fraunhofer ISE)]

Die Besonderheit: Alle drei Verfahren werden am Fraunhofer IWU entwickelt,
untersucht und für industrielle Anwendungen qualifiziert. Unternehmen
erhalten damit eine technologieoffene Bewertung der für ihre Anforderungen
optimalen Fertigungsstrategie. Die zugrunde liegenden Kompetenzen stammen
aus langjährigen Entwicklungsarbeiten für Bipolarplatten in
Brennstoffzellen und Elektrolyseuren.

Drei Technologien, drei Stärken

Metallische Wärmetauscherplatten verlangen filigrane Kanalstrukturen, hohe
Maßhaltigkeit und reproduzierbare Qualität. Gleichzeitig müssen
Investitionskosten, Materialeinsatz und Ausbringungsleistung
wirtschaftlich darstellbar sein. Für diese Anforderungen stehen am
Fraunhofer IWU drei unterschiedliche Umformtechnologien zur Verfügung.
Die Hochdruck-Blechumformung zeichnet sich durch besonders gute Ausformung
der  Kanalstrukturen und hohe Bauteilgenauigkeiten aus. Da lediglich eine
Werkzeuggravur benötigt wird, reduzieren sich Werkzeugaufwand und
Beschaffungszeiten. Die am Fraunhofer IWU entwickelte passive Hochdruck-
Blechumformung vereinfacht darüber hinaus die erforderliche Anlagentechnik
deutlich und verkürzt die Prozesszeiten. Das Hohlprägen gilt heute als
industrieller Standard für die Herstellung strukturierter Metallplatten.
Das Verfahren kombiniert hohe Prozesssicherheit, etablierte
Anlagenkonzepte und wirtschaftliche Serienfertigung. Für viele Anwendungen
stellt es weiterhin die industrielle Referenztechnologie dar.

Wenn Produktivität zum Wettbewerbsvorteil wird

Den größten Entwicklungsschub erwartet das Fraunhofer IWU jedoch beim
Hohlprägewalzen. Anders als beim diskontinuierlichen Pressen erfolgt die
Umformung kontinuierlich zwischen rotierenden Formwalzen. Diese
Prozesskinematik reduziert die erforderlichen Umformkräfte erheblich und
eröffnet gleichzeitig deutlich höhere Produktionsraten. Während sich mit
konventionellen Verfahren bis zu 60 Bauteile pro Minute realisieren
lassen, werden für das Hohlprägewalzen Produktionsleistungen von deutlich
über 100 Bauteilen pro Minute prognostiziert.
Gerade für zukünftige Märkte mit hohen Stückzahlen entsteht dadurch ein
erhebliches wirtschaftliches Potenzial. Die kontinuierliche Fertigung
ermöglicht kompaktere Anlagenkonzepte, eine hohe Materialeffizienz und
attraktive Stückkosten. Vor allem aber eröffnet das Verfahren neue
Perspektiven für vollständig integrierte Rolle-zu-Rolle-Prozessketten.

Von der Rolle (Coil) »direkt« zum Wärmetauscher

Das Fraunhofer IWU verfolgt dabei einen ganzheitlichen Ansatz. Im
Mittelpunkt steht nicht allein die Umformung einzelner Platten. Nach dem
kontinuierlichen Hohlprägewalzen können die Bauteile direkt aus dem Band
getrennt, gefügt und gestapelt werden. Damit entsteht eine hochproduktive
Fertigungsarchitektur vom Coil bis zur fertigen Wärmetauscherplatte.
Gerade im industriellen Maßstab lassen sich dadurch Investitionskosten pro
Bauteil, Handhabungsaufwand und Produktionszeiten deutlich reduzieren. Die
eigentliche Stärke des Hohlprägewalzens liegt somit nicht nur im
Umformprozess selbst, sondern in dessen hervorragender Eignung für
hochautomatisierte Fertigungslinien.

Wasserstoff-Know-how für die nächste Generation von Wärmetauschern

Die technologische Grundlage hierfür wurde am Fraunhofer IWU bereits
geschaffen. In zahlreichen Forschungs- und Entwicklungsprojekten hat das
Institut die Herstellung metallischer Bipolarplatten für Brennstoffzellen
und Elektrolyseure untersucht, bewertet und qualifiziert. Dabei standen
exakt jene Fragestellungen im Fokus, die heute auch für moderne
Wärmetauscher relevant sind: hochpräzise Kanalstrukturen, geringe
Umformkräfte, hohe Produktionsraten und robuste Prozessketten.

Die gewonnenen Erkenntnisse lassen sich unmittelbar auf die Fertigung von
Wärmetauscherplatten übertragen. Insbesondere Erfahrungen aus der
Verarbeitung dünnwandiger Edelstahlbänder, der Auslegung komplexer
Strömungsstrukturen sowie der Entwicklung kontinuierlicher
Fertigungsprozesse schaffen eine belastbare Grundlage für industrielle
Anwendungen im Bereich der Wärmeübertragung.

Von der Idee zur Machbarkeitsstudie

Unternehmen, die neue Wärmetauscherkonzepte entwickeln oder bestehende
Produkte wirtschaftlicher fertigen möchten, können die Technologien
gemeinsam mit dem Fraunhofer IWU bewerten. Machbarkeitsstudien sind auf
Basis von Musterbauteilen mit einer Breite bis etwa 30 Zentimeter, einer
Länge bis zu 1 Meter sowie für Blechdicken bis 0,5 Millimeter möglich.
Daraus lassen sich Aussagen zur Umformbarkeit, zur erreichbaren
Bauteilqualität, zur Wirtschaftlichkeit möglicher Prozessketten sowie zur
Skalierung in die Serienfertigung ableiten.