Qualitätssicherung von Brennstoffzellen
Zeilenkameras überprüfen die korrekte Beschichtung von Interkonnektorplatten
- Kunde
- Elcogen
- Standort
- Vantaa, Finnland
- Datum
- Juni 2026
Elcogen ist ein führender Hersteller kombinierter Festoxid-Zellen und -Stapeln, die sowohl im Brennstoffzellen- (SOFCs) als auch Elektrolyse- (SOECs) Modus betrieben werden können. Für die Langlebigkeit des Festoxid-Stapels sind fehlerfreie Komponenten und Materialschichten essenziell. Das auf Basis von Basler Zeilenkameras aufgebaute Bildverarbeitungssystem überwacht die Beschichtungs-Integrität der Komponenten aus ferritischem Edelstahl. Dies ist schneller, genauer und zuverlässiger als die manuelle Sichtprüfung und steigert die Produktionsraten.
Rechtzeitige Fehlererkennung sichert langlebige Zellstapel
Fehlerhafte Beschichtungen auf einer Interkonnektorplatte erhöhen das Risiko einer verkürzten Lebensdauer des Festoxidstapels. Da die Produktionsraten in den Gigawattbereich steigen, sind manuelle Prüfverfahren immer unzuverlässiger. Mit Bildverarbeitungssystemen lassen sich fehlerhafte Beschichtungen frühzeitig erkennen, sodass sie nicht im Stapelmontageprozess verwendet werden.
Interkonnektorplatten benötigen eine vollständige Schutzbeschichtung
Im Brennstoffzellenmodus wandelt der Stapel die chemische Energie eines Brennstoffs in elektrische Energie und Wärme um. Im Elektrolysemodus wird bei Zufuhr von Energie Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff aufgespalten. Eine der entscheidenden Komponenten ist eine schützend beschichtete Interkonnektorplatte aus ferritischem Edelstahl. Diese verbindet keramische Zellen (elcoCell) in Serie, um 3 kW-Stapelkonfigurationen (elcoStack) zu ermöglichen.
Die Platten müssen vollständig beschichtet sein, um bei hohen Betriebstemperaturen über 650 °C Korrosion und Chromverdampfung zu verhindern. Ohne den Schutz dieser Beschichtung beschleunigt sich der Verschleiß der Zelle, was die Lebensdauer des gesamten Stapels verkürzt. Für die Langlebigkeit und Leistungsfähigkeit der Systeme ist es daher entscheidend, defekte Komponenten bereits vor dem Montageprozess zuverlässig zu identifizieren und auszusortieren.
Zeilenkameras garantieren den erforderlichen Qualitätsstandard
Bisher stützte sich Elcogen auf die manuelle Sichtprüfung beschichteter Interkonnektorplatten. Das Problem bei diesem Ansatz war, dass die Qualität und Dauer der Prüfung von der jeweiligen Person abhängig waren. Durch den Einsatz eines kamerabasierten Prüfsystems sind die Ergebnisse nun zuverlässiger und reproduzierbarer, wodurch menschliche Fehler ausgeschlossen werden.
Vision System fügt sich in bestehendes Produktionslayout ein
Das Vision System sollte folgende Anforderungen erfüllen:
Einpassung in bestehenden Produktionsprozess
Kompaktes Format des AOI-Systems von 78 cm x 35 cm x 30 cm
Reduktion der Inspektionszeit
Kostengünstige Implementierung
Möglichkeit, sowohl ein einzelnes Produkt, vier einzelne Produkte oder einen gesamten Produktrahmen zu inspizieren
Das entwickelte System ermöglicht die gleichzeitige Bildgebung beider Seiten der beschichteten Komponenten. Dies verkürzt die Inspektionszeit und vereinfacht die Bestimmung der Produktqualität. Die konstruierte Produktvorrichtung gewährleistet eine nahtlose Inspektion aller Produktvarianten, ohne dass Änderungen am System erforderlich sind.
Zeilenkamera racer 2 überzeugt
Kompakter Formfaktor und umfassende I/O-Leistungsfähigkeit
Für die Ausgestaltung des Vision Systems und die Integration zeichnet Systemintegrator Lateral Engine verantwortlich. Neben einer Balkenleuchtung für homogen ausgeleuchtete Bilder fiel die Wahl auf ein Mono-Zeilenkameramodell: die racer 2 S r2L4096-29gm. Ergänzt wird die Kamera von einer Basler Lens C11-3520-12M f35mm. Im System sind zwei Kameras verbaut, um sowohl die Ober- als auch Unterseite jeder Komponente in einem Schritt in Echtzeit zu inspizieren. Die Kamera mit GigE-Schnittstelle und dem GPixel GL3504 CMOS-Linescan-Sensor liefert eine Zeilenrate von 29 kHz bei 4k Auflösung. Sie punktet zudem durch:
Kleinen Formfaktor von 55,5 mm x 29 mm x 29 mm und geringem Gewicht von 100 g
Interne Takt- bzw. Frequenzanpassung: Die Bewegungsgeschwindigkeit der beschichteten Komponente im AOI-System kann schwanken. Die Kamera ermöglicht durch integrierte Frequenzumrichter-Funktion eine flexible Anpassung der Zeilenrate.
Von optischen Anforderungen zur richtigen Kamera
racer 2 S mit kleiner Pixelgröße von 3,5 µm
Die wichtigste Designvorgabe war, die erforderliche räumliche Auflösung zu erreichen und gleichzeitig die Gesamtgröße des Systems so gering wie möglich zu halten. Die racer 2 S erfüllt diese Anforderungen durch folgende Besonderheiten:
Kompaktes Sensorformat: Die 3,5 µm Pixelgröße ermöglicht eine Sensorbreite von nur 12,8 mm – optimal für platzsparende Systemdesigns mit C-Mount-Optiken. Im Vergleich zu Kameras mit 7 µm Pixeln entfallen sperrige, teure F-Mount-Optiken mit langen Brennweiten sowie Arbeitsabständen.
Optimale Kombination aus Auflösung und Sichtfeld: Die Kamera erreicht eine präzise räumliche Auflösung von 0,03 mm/Pixel bei einem Sichtfeld von 110 mm für hohe Detailgenauigkeit.
Kurze und praxisgerechte Arbeitsabstände: Mit Brennweiten von 35 mm sind kurze Arbeitsabstände von ca. 340 mm realisierbar – ideal für C-Mount-Objektive.
Dank der kleinen Pixelgröße von 3,5 µm entsteht mit der Zeilenkamera racer 2 S in Kombination mit einer geeigneten Optik ein kompaktes und mechanisch effizientes Vision System. Es erfüllt sämtliche Anforderungen an Auflösung und Sichtfeld.
Die racer 2 S hat uns sowohl in wirtschaftlicher als auch technischer Hinsicht voll überzeugt. Dank der automatisierten Prüfung in Verbindung mit Qualitätskontrollmaßnahmen für die beschichteten Komponenten können wir unsere Produktionsrate künftig steigern und die Qualität der Stapelproduktion verbessern.
Hinweis: Die Entwickung wurde teilweise durch EU-Mittel gefördert.
Kamera-System für AOI von Brennstoffzellen
Unsere Vision Lösung für die lückenlose Erkennung von Beschichtungsdefekten.
Über Elcogen
Elcogen entwickelt und vertreibt eine eigene Festoxid-Technologieplattform, die sowohl im Brennstoffzellen- (SOFC) als auch Elektrolyse- (SOEC) Modus betrieben werden kann. Sie ermöglicht eine kostengünstige Produktion von grünem Wasserstoff sowie eine emissionsfreie Stromerzeugung, um die Umstellung auf saubere Energie voranzutreiben. Das 2001 gegründete Unternehmen hat seinen eingetragenen Firmensitz im Vereinigten Königreich, seinen Hauptsitz in Tallinn, Estland, sowie Forschungs- und Entwicklungszentren in Estland und Finnland.
Über Lateral Engine
Lateral Engine Oy ist ein auf maschinelles Sehen spezialisierter Systemintegrator. Das Unternehmen mit Sitz in Espoo, Finnland bietet Dienstleistungen in den Bereichen Systemdesign, Integration, Softwareentwicklung, Produktentwicklung und Schulung an. Die Expertise deckt ein breites Spektrum ab, das vom Entwurf von Bildgebungs-Konfigurationen bis zur Programmierung von Low-Level-Algorithmen reicht.