WO2025185985A1

WO2025185985A1 - Method for producing a seal and/or adhesive structure on a substrate

Info

Publication number: WO2025185985A1
Application number: PCT/EP2025/054405
Authority: WO
Inventors: Fabiano ICISACA INDICATTI; Philipp Krueger
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2024-03-05
Filing date: 2025-02-19
Publication date: 2025-09-12
Anticipated expiration: 2026-09-05
Also published as: WO2025185985A8; DE102024202007A1

Abstract

The invention relates to a method for producing a seal and/or adhesive structure on a substrate (2), in particular on a layer of an electrochemical cell, by means of stencil printing, the method comprising the following steps: a) placing the substrate (2) on a printing table (10); b) bringing the substrate (2) into contact with a one-piece stencil or at least one stencil part (3.1) of a multi-part stencil; c) securing the position of the stencil or of the at least one stencil part (3.1) relative to the substrate (2); d) filling at least one recess (4) of the one-piece or multi-part stencil with a sealant and/or adhesive in a doctor blade process; and e) releasing the sealant and/or adhesive from the at least one recess (4). According to the invention, the position of the stencil or of the at least one stencil part (3.1) relative to the substrate (2) is secured in step c) by means of a magnetic or suction force which pulls the stencil or the at least one stencil part (3.1) towards the substrate (2).

Description

Beschreibung Description

Verfahren zur Herstellung einer Dichtung und/oder Klebestruktur auf einem Substrat Method for producing a seal and/or adhesive structure on a substrate

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Dichtung und/oder einer Klebestruktur auf einem Substrat, insbesondere auf einer Schicht oder Lage einer elektrochemischen Zelle, beispielsweise einer Brennstoff-, Elektrolyse- oder Batteriezelle. Bei der Schicht oder Lage kann es sich insbesondere um eine Mono- oder Bipolarplatte, eine Separatorplatte und/oder eine Membran- Elektroden-Anordnung handeln. Darüber hinaus kann das Verfahren zur Herstellung einer Dichtung und/oder Klebestruktur auf vielen anderen Substraten, wie beispielsweise einem Gehäuseteil, eingesetzt werden. The invention relates to a method for producing a seal and/or an adhesive structure on a substrate, in particular on a layer or ply of an electrochemical cell, for example a fuel cell, electrolysis cell, or battery cell. The layer or ply can be, in particular, a monopolar or bipolar plate, a separator plate, and/or a membrane-electrode assembly. Furthermore, the method can be used to produce a seal and/or adhesive structure on many other substrates, such as a housing part.

Stand der Technik State of the art

Elektrochemische Zellen, wie beispielsweise Brennstoffzellen, Elektrolysezellen oder Batteriezellen, weisen einen mehrschichtigen bzw. mehrlagigen Aufbau auf. Dieser Aufbau erfordert zwischenliegende Dichtungen, um die im Betrieb einer Zelle zugeführten Medien voneinander zu trennen. Zur Ausbildung der Dichtungen wird ein Dicht- und/oder Klebstoff auf eine Schicht oder Lage der Zelle appliziert. Hierbei gelangen insbesondere Dispens- oder Druckverfahren zum Einsatz. Electrochemical cells, such as fuel cells, electrolysis cells, or battery cells, have a multi-layered structure. This structure requires intermediate seals to separate the media supplied to a cell during operation. To form the seals, a sealant and/or adhesive is applied to a layer or ply of the cell. Dispensing or printing processes are particularly used for this purpose.

Die Massenproduktion elektrochemischer Zellen erfordert eine hohe Verarbeitungsgeschwindigkeit, das heißt kurze Taktzeiten, sowie eine hohe Prozessstabilität. Diesen Anforderungen wird insbesondere der Schablonendruck gerecht. Der Druckprozess beim Schablonendruck gliedert sich dabei prinzipiell in die folgenden drei Teilprozesse: The mass production of electrochemical cells requires high processing speed, meaning short cycle times, as well as high process stability. Stencil printing, in particular, meets these requirements. The stencil printing process is essentially divided into the following three subprocesses:

1 . Applizieren eines Dicht- und/oder Klebstoffs auf einer auf dem zu bedruckenden Substrat aufliegenden Schablone, 2. Befüllen mindestens einer Ausnehmung der Schablone mit dem Dicht- und/oder Klebstoff in einem Rakelprozess, 1 . Applying a sealant and/or adhesive to a stencil placed on the substrate to be printed, 2. Filling at least one recess of the stencil with the sealant and/or adhesive in a squeegee process,

3. Auslösen des Dicht- und/oder Klebstoffs aus der mindestens einen Ausnehmung durch Trennen von Substrat und Schablone. 3. Releasing the sealant and/or adhesive from the at least one recess by separating the substrate and the stencil.

Die Schablonenhöhe bestimmt dabei die Schichthöhe der applizierten Struktur, wobei übliche Schichthöhen im Bereich von 100 pm bis 300 pm liegen. Für Dichtungen elektrochemischer Zellen werden jedoch Schichthöhen von bis zu 1500 pm gefordert, um einen Toleranzausgleich sowie größere Freiheiten beim Design der aufzubringenden Struktur zu ermöglichen. Denn - abhängig vom jeweiligen Dichtungskonzept - können die aufzubringenden Strukturen groß und/oder komplex sein. The stencil height determines the layer height of the applied structure, with typical layer heights ranging from 100 pm to 300 pm. However, for seals in electrochemical cells, layer heights of up to 1500 pm are required to allow for tolerance compensation and greater freedom in the design of the applied structure. Depending on the specific sealing concept, the applied structures can be large and/or complex.

Um die für Dichtungen elektrochemischer Zellen geforderten Schichthöhen beim Schablonendruck zu erzielen, müssen demnach höhere Schablonen eingesetzt werden. Dies erhöht jedoch die Gefahr, dass während des Rakelprozesses zur Ausbildung von Luftblasen kommt, die ein vollständiges Befüllen der mindestens einen Schablonenausnehmung verhindern und es somit zu Fehlstellen in der gedruckten Struktur kommt. Je größer das mit Dicht- und/oder Klebstoff zu befüllende Volumen der mindestens einen Ausnehmung ist, desto größer ist die Gefahr der Blasenbildung. Wird die mindestens eine Ausnehmung zur Stabilisierung der Schablone von mindestens einem Steg überspannt, steigt die Gefahr der Blasenbildung weiter. Dies ist beispielhaft in den Figuren 1a) und 1 b) dargestellt. Figur 1 zeigt eine auf einem Substrat 2 aufliegende Schablone 3 mit einer Ausnehmung 4, die von Stegen 5 überbrückt wird. Zum Befüllen der Ausnehmung 4 mit einem Dicht- und/oder Klebstoff 6 wird eine Rakel 7 in einer vorgegebenen Rakelrichtung (siehe Pfeil) über die Schablone 3 gezogen. Wie in der Figur 1 b) dargestellt, kann es dabei In Rakelrichtung vor einem Steg 5 zur Ausbildung einer Luftblase 8 kommen. In order to achieve the layer heights required for seals in electrochemical cells during stencil printing, taller stencils must therefore be used. However, this increases the risk of air bubbles forming during the squeegee process, which prevent the at least one stencil recess from being completely filled and thus lead to defects in the printed structure. The larger the volume of the at least one recess to be filled with sealant and/or adhesive, the greater the risk of bubble formation. If the at least one recess is spanned by at least one web to stabilize the stencil, the risk of bubble formation increases further. This is illustrated by way of example in Figures 1a) and 1b). Figure 1 shows a stencil 3 resting on a substrate 2 with a recess 4 that is bridged by webs 5. To fill the recess 4 with a sealant and/or adhesive 6, a squeegee 7 is pulled over the stencil 3 in a predetermined squeegee direction (see arrow). As shown in Figure 1 b), an air bubble 8 can form in front of a web 5 in the direction of the squeegee.

Doch nicht nur beim Befüllen der mindestens einen Schablonenausnehmung mit dem Dicht- und/oder Klebstoff kann es zu einer Blasenbildung kommen, sondern auch beim Auslösen des Dicht- und/oder Klebstoffs. Dies gilt insbesondere, wenn die die Schablonenausnehmung von Stegen überspannt ist. Denn - wie beispielhaft in den Figuren 2a) bis 2e) dargestellt - Dicht- und/oder Klebstoff 6 kann an der Unterseite der Stege 5 haften bleiben und beim Auslösen Fäden 9 bilden. Die Fäden 9 werden in die Länge gezogen bzw. gedehnt bis sie reißen oder sich von der Stegunterseite lösen. Beim Kollabieren der Fäden 9 können sich dann Luftblasen 8 bilden. However, bubble formation can occur not only when filling the at least one stencil recess with the sealant and/or adhesive, but also when the sealant and/or adhesive is released. This is especially true if the stencil recess is spanned by webs. This is because – as shown by way of example in Figures 2a) to 2e) – the sealant and/or adhesive 6 can adhere to the underside of the webs 5 and form threads 9 upon release. The threads 9 are pulled or stretched until they tear. or detach from the underside of the bridge. When the threads 9 collapse, air bubbles 8 can form.

Stege werden insbesondere dann benötigt, wenn die zu druckende Struktur und damit die mindestens eine Ausnehmung der Schablone eine in sich geschlossene Kontur aufweist. Denn dann weist die Schablone mindestens zwei Teile auf, und zwar mindestens einen außenliegenden und einen innenliegenden Teil. Eine solche mehrteilige Schablone ist beispielhaft in der Figur 3 dargestellt. Sie weist einen außenliegenden Teil 3.1 sowie zwei innenliegende Teile 3.2, 3.3 auf. Über Stege 5 sind die Teile 3.1 , 3.2, 3.3 miteinander verbunden. Webs are particularly necessary when the structure to be printed, and thus at least one recess of the stencil, has a closed contour. In this case, the stencil comprises at least two parts: at least one outer part and one inner part. Such a multi-part stencil is shown as an example in Figure 3. It comprises an outer part 3.1 and two inner parts 3.2, 3.3. The parts 3.1, 3.2, and 3.3 are connected to one another via webs 5.

Da Stege die Qualität der gedruckten Struktur negativ beeinflussen können, ist die vorliegende Erfindung mit der Aufgabe befasst, ein Verfahren zur Herstellung einer Dichtung und/oder einer Klebestruktur mittels Schablonendrucks bereitzustellen, das die Verwendung einer Schablone ohne Stege ermöglicht, und zwar insbesondere dann, wenn die herzustellende Struktur eine Dichtung mit einer Endlos-Kontur ist. Since webs can negatively influence the quality of the printed structure, the present invention is concerned with the object of providing a method for producing a seal and/or an adhesive structure by means of stencil printing, which enables the use of a stencil without webs, in particular when the structure to be produced is a seal with an endless contour.

Zur Lösung der Aufgabe wird das Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen. To achieve this object, the method having the features of claim 1 is proposed. Advantageous further developments of the invention can be found in the subclaims.

Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention

Vorgeschlagen wird ein Verfahren zur Herstellung einer Dichtung und/oder einer Klebestruktur auf einem Substrat, insbesondere auf einer Schicht oder Lage einer elektrochemischen Zelle, mittels Schablonendrucks. Das Verfahren umfasst die Schritte: a) Auflegen des Substrats auf einen Drucktisch, b) Inkontaktbringen des Substrats mit einer einteiligen Schablone oder mindestens einem Schablonenteil einer mehrteiligen Schablone, c) Fixieren der Position der Schablone oder des mindestens einen Schablonenteils in Bezug auf das Substrat, d) Befüllen mindestens einer Ausnehmung der ein- oder mehrteiligen Schablone mit einem Dicht- und/oder Klebstoff in einem Rakelprozess sowie e) Auslösen des Dicht- und/oder Klebstoffs aus der mindestens einen Ausnehmung. A method is proposed for producing a seal and/or an adhesive structure on a substrate, in particular on a layer or ply of an electrochemical cell, by means of stencil printing. The method comprises the following steps: a) placing the substrate on a printing table, b) bringing the substrate into contact with a single-part stencil or at least one stencil part of a multi-part stencil, c) fixing the position of the stencil or of the at least one stencil part with respect to the substrate, d) filling at least one recess of the single-part or multi-part stencil with a sealant and/or adhesive in a doctor blade process, and e) releasing the sealant and/or adhesive from the at least one recess.

Erfindungsgemäß wird das Fixieren der Position der Schablone oder des mindestens einen Schablonenteils in Bezug auf das Substrat in Schritt c) mittels einer Magnet- oder Saugkraft bewirkt, welche die Schablone oder das mindestens eine Schablonenteil in Richtung des Substrats zieht. According to the invention, the fixing of the position of the stencil or of the at least one stencil part with respect to the substrate in step c) is effected by means of a magnetic or suction force which draws the stencil or of the at least one stencil part in the direction of the substrate.

Das Verfahren ermöglicht die Verwendung einer ein- oder mehrteiligen Schablone, die zur Stabilisierung und/oder Verbindung der mehreren Schablonenteile keine die mindestens eine Ausnehmung überspannende Stege benötigt. Der Wegfall der Stege wiederum minimiert das Risiko der Blasenbildung während des Rakelprozesses sowie beim Auslösen des Dicht- und/oder Klebstoffs. Das Verfahren erhöht somit die Prozesssicherheit und damit die Qualität der gedruckten Dichtung und/oder Klebestruktur. The process enables the use of a single- or multi-part stencil that eliminates the need for webs spanning at least one recess to stabilize and/or connect the multiple stencil parts. Eliminating the webs, in turn, minimizes the risk of bubble formation during the squeegeeing process and during the release of the sealant and/or adhesive. The process thus increases process reliability and thus the quality of the printed seal and/or adhesive structure.

Insbesondere bei Verwendung einer mehrteiligen Schablone können weitere Vorteile mit Hilfe des vorgeschlagenen Verfahrens erzielt werden. Beispielsweise kann ein rahmenbildendes außenliegendes Schablonenteil verwendet werden, das konventionell in Bezug auf des Substrat positioniert und in dieser Position fixiert wird. Das rahmenbildende außenliegende Schablonenteil gibt dann die Position für mindestens ein innenliegendes weiteres Schablonenteil vor, so dass dessen Positionierung vereinfacht wird. Die Position des mindestens einen innenliegenden weiteren Schablonenteils wird dann mittels der Magnet- oder Saugkraft und damit unabhängig vom rahmenbildenden außenliegenden Schablonenteil bewirkt. Dies bringt den Vorteil mit sich, dass die Trennvorgänge zum Auslösen des Dicht- und/oder Klebstoffs zeitlich versetzt und/oder mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten vorgenommen werden können. Auf diese Weise kann gezielt Einfluss auf das Profil der gedruckten Dichtung bzw. Klebestruktur genommen werden. Beispielsweise kann eine Lippenstruktur ausgebildet werden. Denn eine höhere Trenngeschwindigkeit bei gegebener Rheologie des Dicht- und/oder Klebstoffs erzeugt längere Fäden, die wiederum zur Ausbildung einer Lippenstruktur führen. Die Höhe der Lippenstruktur kann insbesondere über die Rheologie des Dicht- und/oder Klebstoffs beeinflusst werden. Ein weiterer Vorteil bei Verwendung einer mehrteiligen Schablone ergibt sich daraus, dass die einzelnen Schablonenteile einfacher zu reinigen sind. Wird die Reinigung mit einer Reinigungsrolle bewirkt, kann diese schneller über die Unterseite des jeweiligen Schablonenteils bewegt werden. Zugleich wird ein verbessertes Reinigungsergebnis erzielt. Aufgrund des verbesserten Reinigungsergebnisses kann die Reinigungsfrequenz reduziert werden. Dies wiederum ermöglicht kurze Taktzeiten bei der Herstellung von gedruckten Dichtungen und/oder Klebestrukturen. Bei Verwendung einer mehrteiligen Schablone können zudem einzelne Schablonenteile durch neue oder bereits gereinigte Schablonenteile ausgetauscht bzw. ersetzt werden, so dass die Prozesszeiten weiter verkürzt werden. Particularly when using a multi-part stencil, further advantages can be achieved with the proposed method. For example, a frame-forming outer stencil part can be used, which is conventionally positioned with respect to the substrate and fixed in this position. The frame-forming outer stencil part then specifies the position for at least one additional inner stencil part, simplifying its positioning. The position of the at least one additional inner stencil part is then achieved by means of magnetic or suction force and thus independently of the frame-forming outer stencil part. This has the advantage that the separation processes for releasing the sealant and/or adhesive can be staggered in time and/or carried out at different speeds. In this way, the profile of the printed seal or adhesive structure can be specifically influenced. For example, a lip structure can be formed. This is because a higher separation speed for a given rheology of the sealant and/or adhesive produces longer threads, which in turn lead to the formation of a lip structure. The height of the lip structure can be influenced in particular by the rheology of the sealant and/or adhesive. A further advantage of using a multi-part stencil is that the individual stencil parts are easier to clean. If cleaning is performed with a cleaning roller, the roller can be moved more quickly over the underside of each stencil part. At the same time, an improved cleaning result is achieved. Due to the improved cleaning result, the cleaning frequency can be reduced. This, in turn, enables short cycle times in the production of printed seals and/or adhesive structures. When using a multi-part stencil, individual stencil parts can also be exchanged or replaced with new or previously cleaned stencil parts, further reducing process times.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Magnetkraft mit Hilfe des Drucktisches erzeugt, der hierzu als Magnetspannplatte ausgeführt ist oder eine Magnetspannplatte umfasst. Mit Hilfe der Magnetspannplatte wird ein Magnetfeld erzeugt, dessen Magnetkraft die Schablone oder das mindestens eine Schablonenteil an das Substrat zieht und damit in Position hält. According to a preferred embodiment of the invention, the magnetic force is generated by the printing table, which is designed as a magnetic chuck or comprises a magnetic chuck. The magnetic chuck generates a magnetic field whose magnetic force attracts the stencil or at least one stencil part to the substrate, thus holding it in position.

Die Verwendung einer magnetischen Magnetkraft zum Fixieren der Position der Schablone oder des mindestens einen Schablonenteils in Bezug auf das Substrat setzt die Magnetisierbarkeit der Schablone bzw. des mindestens einen Schablonenteils voraus. Die Schablone oder das mindestens eine Schablonenteil ist daher bevorzugt aus einem magnetisierbaren Werkstoff gefertigt, beispielsweise aus einem magnetisierbaren Metallblech. The use of a magnetic force to fix the position of the stencil or the at least one stencil part relative to the substrate requires the stencil or the at least one stencil part to be magnetizable. The stencil or the at least one stencil part is therefore preferably made of a magnetizable material, for example, a magnetizable metal sheet.

Sofern in Schritt c) eine Saugkraft eingesetzt wird, wird diese bevorzugt ebenfalls mit Hilfe des Drucktisches erzeugt. Dieser ist hierzu als Vakuumplatte ausgeführt oder umfasst eine Vakuumplatte. Mit Hilfe der Vakuumplatte wird ein Vakuum zwischen dem Substrat und der Schablone bzw. dem Schablonenteil erzeugt, so dass diese bzw. dieses angesaugt wird und in Position gehalten wird. Das zu bedruckende Substrat weist vorzugsweise mindestens eine Öffnung auf, über die Luft angesaugt und damit das Vakuum zwischen Substrat und Schablone bzw. Schablonenteil hergestellt werden kann. Handelt es sich bei dem zu bedruckenden Substrat um eine Schicht oder Lage einer elektrochemischen Zelle, kann mindestens ein in dieser Schicht oder Lage ausgebildeter Medien- Port als Öffnung genutzt werden. Die Verwendung einer Vakuumplatte bzw. eines Vakuumsystems weist den Vorteil auf, dass derartige Systeme in der Regel ein geringes Gewicht und einen geringen Raumbedarf haben. Ein entsprechend gestalteter Drucktisch weist somit eine geringe Trägheit auf, was ein schnelles Anfahren und damit Inkontaktbringen des Substrats mit der Schablone bzw. dem mindestens einen Schablonenteil ermöglicht. Darüber hinaus muss die Schablone bzw. das mindestens eine Schablonenteil nicht zwingend aus einem magnetisierbaren Werkstoff gefertigt sein, so dass eine größere Materialfreiheit besteht. If suction is used in step c), this is preferably also generated with the help of the printing table. For this purpose, the printing table is designed as a vacuum plate or comprises a vacuum plate. With the help of the vacuum plate, a vacuum is created between the substrate and the stencil or stencil part, so that the stencil is sucked in and held in position. The substrate to be printed preferably has at least one opening through which air can be sucked in and thus the vacuum can be created between the substrate and the stencil or stencil part. If the substrate to be printed is a layer or layer of an electrochemical cell, at least one media port formed in this layer or layer can be used as an opening. The use of a vacuum plate or vacuum system has the advantage that such systems are generally lightweight and require little space. A suitably designed printing table thus exhibits low inertia, which enables rapid approach and thus bringing the substrate into contact with the stencil or at least one stencil part. Furthermore, the stencil or at least one stencil part does not necessarily have to be made of a magnetizable material, thus allowing greater material flexibility.

Das Inkontaktbringen des Substrats mit der Schablone oder dem mindestens einen Schablonenteil in Schritt b) wird bevorzugt durch eine Bewegung des Drucktisches einschließlich des hierauf angeordneten Substrats bewirkt. Beim Auslösen des Druck- und/oder Klebstoffs in Schritt e) kann analog vorgegangen werden. Das heißt, dass der Drucktisch bewegt wird, um das Substrat von der Schablone bzw. dem mindestens einen Schablonenteil zu trennen. Alternativ oder ergänzend kann die Schablone oder das mindestens eine Schablonenteil relativ zum Substrat bewegt werden. Bringing the substrate into contact with the stencil or the at least one stencil part in step b) is preferably effected by moving the printing table, including the substrate arranged thereon. The procedure for releasing the printing and/or adhesive in step e) can be analogous. This means that the printing table is moved to separate the substrate from the stencil or the at least one stencil part. Alternatively or additionally, the stencil or the at least one stencil part can be moved relative to the substrate.

Bevorzugt wird vor dem Auslösen des Dicht- und/oder Klebstoffs in Schritt e) die in Schritt c) zum Fixieren der Position der Schablone oder des mindestens einen Schablonenteils eingesetzte Magnet- oder Saugkraft ausgeschaltet. Denn das Ausschalten der Magnet- oder Saugkraft ermöglicht erst die Trennung von Substrat und Schablone bzw. Schablonenteil. Preferably, before the sealant and/or adhesive is released in step e), the magnetic or suction force used in step c) to fix the position of the stencil or at least one stencil part is switched off. This is because switching off the magnetic or suction force enables the separation of the substrate and the stencil or stencil part.

Des Weiteren bevorzugt wird vor dem Ausschalten der Magnet- oder Saugkraft die Schablone oder das mindestens eine Schablonenteil mit Hilfe mindestens eines Greifers in Position gehalten. Anschließend kann bei ausgeschalteter Magnet- oder Saugkraft das Substrat von der Schablone bzw. dem mindestens einen Schablonenteil getrennt werden, um den Dicht- und/oder Klebstoff auszulösen. Der mindestens eine Greifer verhindert beim Auslösen des Dicht- und/oder Klebstoffs, dass es aufgrund einer Bewegung der Schablone oder des mindestens einen Schablonenteils zu Verschmierungen kommt, welche die Qualität der gedruckten Dichtung und/oder Klebestruktur beeinträchtigen. Zum Einsatz können verschiedene Greifsysteme, insbesondere mechanische, pneumatische, magnetische und/oder adhäsive Greifsysteme, gelangen. Wie bereits erwähnt, ermöglicht die mehrteilige Ausführung der Schablone ein zeitlich versetztes Trennen von Substrat und den einzelnen Schablonenteilen sowie unterschiedliche Trenngeschwindigkeiten. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird daher beim Auslösen des Dicht- und/oder Klebstoffs in Schritt e) die Position mindestens eines Schablonenteils in Bezug auf das Substrat weiterhin mittels der Magnet- oder Saugkraft fixiert. Das heißt, dass die Magnet- oder Saugkraft nicht ausgeschaltet wird. Somit verbleibt zunächst beim Auslösen des Dicht- und/oder Klebstoffs mindestens ein Schablonenteil auf dem Substrat und damit in Kontakt mit dem hierauf mittels Schablonendrucks aufgebrachten Dicht- und/oder Klebstoff. Furthermore, before the magnetic or suction force is switched off, the stencil or the at least one stencil part is preferably held in position by means of at least one gripper. Subsequently, with the magnetic or suction force switched off, the substrate can be separated from the stencil or the at least one stencil part in order to release the sealant and/or adhesive. When the sealant and/or adhesive is released, the at least one gripper prevents smearing due to movement of the stencil or the at least one stencil part, which could impair the quality of the printed seal and/or adhesive structure. Various gripping systems can be used, in particular mechanical, pneumatic, magnetic, and/or adhesive gripping systems. As already mentioned, the multi-part design of the stencil enables staggered separation of the substrate and the individual stencil parts, as well as different separation speeds. According to a further preferred embodiment of the invention, when the sealant and/or adhesive is released in step e), the position of at least one stencil part relative to the substrate continues to be fixed by means of the magnetic or suction force. This means that the magnetic or suction force is not deactivated. Thus, when the sealant and/or adhesive is released, at least one stencil part initially remains on the substrate and thus in contact with the sealant and/or adhesive applied thereto by stencil printing.

Das zeitlich versetzte Trennen sowie unterschiedliche Trenngeschwindigkeiten ermöglichen die gezielte Ausbildung von Dichtlippen. Wie bereits erwähnt, fördern höhere Trenngeschwindigkeiten die Fadenbildung und damit die Ausbildung lokal erhöhter Dichtprofile, das heißt die Ausbildung von Dichtlippen. Über die Rheologie des Dicht- und/oder Klebstoffs kann die Höhe der Dichtlippe beeinflusst werden. Über den zeitlichen Versatz kann ebenfalls die Höhe der Dichtlippe beeinflusst werden. Denn je mehr Zeit einer Dichtlippe zum Ausnivellieren zur Verfügung steht, desto geringer ist ihre Höhe. Früher erzeugte Dichtlippen weisen somit in der Regel eine geringere Höhe auf. Staggered separation and different separation speeds enable the targeted formation of sealing lips. As already mentioned, higher separation speeds promote thread formation and thus the formation of locally raised sealing profiles, i.e., the formation of sealing lips. The height of the sealing lip can be influenced by the rheology of the sealant and/or adhesive. The height of the sealing lip can also be influenced by the time offset. This is because the more time a sealing lip has to level out, the lower its height. Sealing lips produced earlier therefore generally have a lower height.

Alternativ oder ergänzend wird vorgeschlagen, dass nach dem Rakelprozess in Schritt d) eine Vorrichtung zur Profilierung der Dichtung und/oder Klebestruktur, insbesondere zur Ausbildung mindestens einer Dichtlippe, zumindest bereichsweise in den Dicht- und/oder Klebstoff gedrückt wird. Bei der Vorrichtung kann es sich beispielsweise um einen Einlegedraht oder einen Stempel handeln. Von Vorteil ist die Ausbildung einer Dichtlippe insbesondere in den Bereichen der Dichtung, in denen häufig Undichtigkeiten auftreten. Dies sind insbesondere Kreuzungs- und Eckbereiche. Alternatively or additionally, it is proposed that, after the doctor blade process in step d), a device for profiling the seal and/or adhesive structure, in particular for forming at least one sealing lip, is pressed into the seal and/or adhesive at least in part. The device can be, for example, an insert wire or a stamp. The formation of a sealing lip is particularly advantageous in those areas of the seal where leaks frequently occur, such as intersections and corners.

Der Rakelprozess in Schritt d) kann mit einem Standardrakelsystem ausgeführt werden. Alternativ können geschlossene Rakelkopfsysteme oder Roller eingesetzt werden. Zur Verringerung des Rakelverschleißes wird vorgeschlagen, dass die mindestens eine Ausnehmung der ein- oder mehrteiligen Schablone von gerundeten oder gefasten Kanten begrenzt wird. Das heißt, dass scharfe Kante in Kontakt mit der Rakel vermieden werden. Da beim Auslösen des Dicht- und/oder Klebstoffs aus der mindestens einen Ausnehmung der Schablone Dicht- und/oder Klebstoff reste an der Schablone bzw. dem mindestens einen Schablonenteil haften bleiben können, wird vorgeschlagen, dass die Schablone oder das mindestens eine Schablonenteil nach dem Auslösen des Dicht- und/oder Klebstoffs gereinigt wird, beispielsweise mit Hilfe einer Reinigungsrolle. Da die Schablone keine gegenüber der Schablonenunterseite zurückgesetzte Stege aufweist, vereinfacht sich die Reinigung mit einer Reinigungsrolle. Alternativ kann die Reinigung in einem Bad, insbesondere einem Ultraschallbad, erfolgen. Dies gilt insbesondere, wenn die Schablone mehrteilig ausgeführt ist, so dass die zu reinigenden Teile kleiner sind. Die Reinigung in einem Bad bietet sich daher insbesondere für die kleineren innenliegenden Schablonenteile an. Ein weiterer Vorteil, der sich bei Verwendung einer mehrteiligen Schablone ergibt, besteht darin, dass die zu reinigenden Teile gegen neue oder bereits gereinigte ausgetauscht werden können und die Reinigung parallel zum Druckprozess stattfinden kann. Das heißt, dass die Reinigung keinen Einfluss auf die Taktzeit hat. The squeegee process in step d) can be carried out using a standard squeegee system. Alternatively, closed squeegee head systems or rollers can be used. To reduce squeegee wear, it is proposed that at least one recess of the single- or multi-part stencil be bordered by rounded or chamfered edges. This means that sharp edges in contact with the squeegee are avoided. Since sealant and/or adhesive residues may remain on the stencil or the at least one stencil part when the sealant and/or adhesive is released from the at least one recess in the stencil, it is proposed that the stencil or the at least one stencil part be cleaned after the sealant and/or adhesive has been released, for example using a cleaning roller. Since the stencil does not have any webs recessed from the underside of the stencil, cleaning is simplified with a cleaning roller. Alternatively, cleaning can take place in a bath, in particular an ultrasonic bath. This is particularly true if the stencil is made up of several parts, so that the parts to be cleaned are smaller. Cleaning in a bath is therefore particularly suitable for the smaller, internal stencil parts. A further advantage of using a multi-part stencil is that the parts to be cleaned can be replaced with new or previously cleaned parts, and cleaning can take place parallel to the printing process. This means that cleaning has no impact on the cycle time.

Der Verschmutzungsgrad der Schablone kann gesenkt werden, wenn Maßnahmen getroffen werden, die das Auslösen des Dicht- und/oder Klebstoffs in Schritt e) erleichtern. In Weiterbildung der Erfindung wird daher vorgeschlagen, dass die Schablone oder das mindestens eine Schablonenteil bereichsweise, vorzugsweise in mindestens einem Kantenbereich, mit einem die Haftung des Dicht- und/oder Klebstoffs an der Schablone bzw. am Schablonenteil mindernden Werkstoff umspritzt ist. Vorzugsweise wird ein Polymer, beispielsweise Polytetrafluorethylen (PTFE), Polypropylen (PP) und/oder Polyethylen (PE), als die Haftung mindernder Werkstoff verwendet. Bei dem umspritzten Kantenbereich handelt es sich vorzugsweise um eine Kante, welche die mindestens eine Ausnehmung der Schablone begrenzt. The degree of contamination of the stencil can be reduced if measures are taken to facilitate the release of the sealant and/or adhesive in step e). In a further development of the invention, it is therefore proposed that the stencil or the at least one stencil part is overmolded in regions, preferably in at least one edge region, with a material that reduces the adhesion of the sealant and/or adhesive to the stencil or to the stencil part. A polymer, for example polytetrafluoroethylene (PTFE), polypropylene (PP) and/or polyethylene (PE), is preferably used as the adhesion-reducing material. The overmolded edge region is preferably an edge that delimits the at least one recess in the stencil.

Weitere Maßnahmen zur Reduzierung des Verschmutzungsgrads und damit des Reinigungsaufwands können darin bestehen, die Rheologie des Dicht- und/oder Klebstoffs und/oder die Prozessparameter anzupassen. Ob entsprechende Maßnahmen notwendig sind, kann festgestellt werden, wenn - gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung - nach dem Auslösen des Dicht- und/oder Klebstoffs in Schritt e) die Schablone oder das mindestens eine Schablonenteil gewogen wird und das Gewicht mit dem Gewicht vor dem Schablonendruck verglichen wird. Auf diese Weise können Prozessinstabilitäten bzw. -Schwankungen identifiziert und die erforderlichen Anpassungen vorgenommen werden. Further measures to reduce the degree of contamination and thus the cleaning effort can consist of adjusting the rheology of the sealant and/or adhesive and/or the process parameters. Whether corresponding measures are necessary can be determined if - according to a further preferred embodiment of the invention - after the release of the sealant and/or adhesive in step e), the stencil or the at least one stencil part is weighed and the weight is compared with the weight before Screen printing is compared. This allows process instabilities or fluctuations to be identified and the necessary adjustments to be made.

Des Weiteren bevorzugt weist die Schablone oder das mindestens eine Schablonenteil auf der dem Substrat zugewandten Oberfläche einen in Verbindung mit der mindestens einen Ausnehmung stehenden Entlüftungskanal auf. Der Entlüftungskanal ermöglicht während des Rakelprozesses in Schritt d) ein Entweichen der in der Ausnehmung vorhandenen Luft, so dass die Ausnehmung vollständig mit dem Dicht- und/oder Klebstoff befüllt werden kann. Der Entlüftungskanal reduziert auf diese Weise die Gefahr der Blasenbildung. Um eine effektive Entlüftung der Ausnehmung zu ermöglichen, weist vorzugsweise der Entlüftungskanal eine Mindesttiefe von 0,01 mm auf. Neben der Anbindung an die mindestens eine Ausnehmung der Schablone ist der Entlüftungskanal ferner an die Umgebung angebunden. Diese Anbindung kann beispielsweise über einen Medien-Port erfolgen, sofern es sich bei dem zu bedruckenden Substrat um eine Schicht oder Lage einer elektrochemischen Zelle handelt. Furthermore, the stencil or the at least one stencil part preferably has a venting channel on the surface facing the substrate, which venting channel is connected to the at least one recess. The venting channel allows the air present in the recess to escape during the squeegee process in step d), so that the recess can be completely filled with the sealant and/or adhesive. The venting channel thus reduces the risk of bubble formation. To enable effective venting of the recess, the venting channel preferably has a minimum depth of 0.01 mm. In addition to being connected to the at least one recess in the stencil, the venting channel is also connected to the environment. This connection can be established, for example, via a media port, provided that the substrate to be printed is a layer or ply of an electrochemical cell.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Schablone oder das mindestens eine Schablonenteil auf der dem Substrat zugewandten Oberfläche eine Geometrie auf, die in Schritt b) zur Anlage an einer Fläche des Substrats und/oder in Eingriff mit einer gegengleich ausgebildeten Geometrie des Substrats gebracht wird. Auf diese Weise kann die Schablone besonders einfach positioniert und in Bezug auf das Substrat ausgerichtet werden. Dies gilt insbesondere, wenn über die Geometrie eine Selbstzentrierung erreichbar ist. Des Weiteren wird auf diese Weise eine mechanische Haltefunktion erzielt, die insbesondere in Schablonenebene wirkt und während des Rakelprozesses in Schritt d) ein Verrutschen der Schablone verhindert. According to a further preferred embodiment of the invention, the stencil or the at least one stencil part has a geometry on the surface facing the substrate which, in step b), is brought into contact with a surface of the substrate and/or into engagement with an oppositely designed geometry of the substrate. In this way, the stencil can be particularly easily positioned and aligned with respect to the substrate. This applies in particular if self-centering can be achieved via the geometry. Furthermore, a mechanical holding function is achieved in this way, which acts in particular in the stencil plane and prevents the stencil from slipping during the squeegee process in step d).

Ferner bevorzugt wird der Dicht- und/oder Klebstoff mittels Schablonendrucks auf eine Mono- oder Bipolarplatte, eine Separatorplatte und/oder eine Membran- Elektroden-Anordnung der elektrochemischen Zelle aufgebracht. Die aus dem Dicht- und/oder Klebstoff hergestellte Dichtung und/oder Klebestruktur dient dann der Medientrennung innerhalb der elektrochemischen Zelle und/oder dichtet diese nach außen ab. Die Erfindung und ihre Vorteile werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert Diese zeigen: Furthermore, the sealant and/or adhesive is preferably applied to a monopolar or bipolar plate, a separator plate, and/or a membrane-electrode assembly of the electrochemical cell by means of stencil printing. The seal and/or adhesive structure produced from the sealant and/or adhesive then serves to separate the media within the electrochemical cell and/or seals it from the outside. The invention and its advantages are explained in more detail below with reference to the attached drawings. These show:

Fig. 1 a) und b) jeweils einen Längsschnitt durch ein Substrat mit aufliegender Schablone während des Befüllens einer Ausnehmung mit einem Dicht- und/oder Klebstoff in einem Rakelprozess, Fig. 1 a) and b) each show a longitudinal section through a substrate with a stencil placed on it during the filling of a recess with a sealant and/or adhesive in a doctor blade process,

Fig. 2 a) bis e) jeweils einen Längsschnitt durch das Substrat und die Schablone der Figur 1 während des Auslösens des Dicht- und/oder Klebstoffs aus der Ausnehmung, Fig. 2 a) to e) each show a longitudinal section through the substrate and the template of Figure 1 during the release of the sealant and/or adhesive from the recess,

Fig. 3 eine Draufsicht auf eine Schablone mit einer die Schablone in mehrere Schablonenteile trennenden Ausnehmung, die zur Verbindung der mehreren Schablonenteile von Stegen überspannt ist, Fig. 3 is a plan view of a template with a recess separating the template into several template parts, which is spanned by webs to connect the several template parts,

Fig. 4 a) und b) erste Schritte zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei a) eine perspektivische Darstellung eines Drucktisches mit einem aufliegenden, zu bedruckenden Substrat und b) die Anordnung der Figur 4a) zuzüglich zweier auf dem Substrat aufliegender Schablonenteile einer mehrteiligen Schablone zeigen, Fig. 4 a) and b) show first steps for carrying out a method according to the invention, wherein a) shows a perspective view of a printing table with a substrate to be printed on it and b) shows the arrangement of Figure 4a) plus two stencil parts of a multi-part stencil lying on the substrate,

Fig. 5 die Anordnung der Figur 4b) zuzüglich eines rahmenbildenden außenliegenden weiteren Schablonenteils, Fig. 5 the arrangement of Figure 4b) plus a frame-forming outer template part,

Fig. 6 a) bis f) jeweils einen vergrößerten Ausschnitt des in der Fig. 5 dargestellten Schablonenteils a) vor dem Inkontaktbringen mit dem zu bedruckendem Substrat, b) nach dem Inkontaktbringen mit dem zu bedruckenden Substrat, c) nach einem Rakelprozess zum Befüllen einer Ausnehmung der Schablone mit einem Dicht- und/oder Klebstoff, d) nach Aktivierung von Greifern, mittels welcher die innenliegenden Schablonenteile in Position gehalten werden, e) nach dem Auslösen des Dicht- und/oder Klebstoffs und f) das Substrat mit aufgedruckter Dichtung, Fig. 6 a) to f) each show an enlarged section of the stencil part shown in Fig. 5 a) before bringing into contact with the substrate to be printed, b) after bringing into contact with the substrate to be printed, c) after a squeegee process for filling a recess of the stencil with a sealant and/or adhesive, d) after activation of grippers by means of which the inner stencil parts are held in position, e) after triggering the sealant and/or adhesive and f) the substrate with printed seal,

Fig. 7 a) bis c) jeweils einen Querschnitt durch eine mittels Schablonendrucks hergestellten Dichtung auf einem Substrat und Fig. 8 eine perspektivische Darstellung eines bereichsweise umspritzten Schablonenteils einer mehrteiligen Schablone. Fig. 7 a) to c) each show a cross-section through a seal produced by stencil printing on a substrate and Fig. 8 is a perspective view of a partially overmolded stencil part of a multi-part stencil.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen Detailed description of the drawings

Hinsichtlich der Figuren 1 a), 1 b), 2a) bis 2e) und 3, die der Erläuterung der zugrundeliegenden Problemstellung dienen, wird zur Vermeidung von Wiederholungen auf die Beschreibungseinleitung verwiesen. Eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens wird nachfolgend anhand der weiteren Figuren beschrieben. With regard to Figures 1a), 1b), 2a) to 2e), and 3, which serve to explain the underlying problem, reference is made to the introduction to the description to avoid repetition. A preferred embodiment of a method according to the invention is described below with reference to the additional figures.

Der Figur 4a) ist ein Drucktisch 10 zu entnehmen, auf dem ein zu bedruckendes Substrat 2 angeordnet ist. Bei dem zu bedruckenden Substrat 2 kann es sich insbesondere um eine Schicht oder Lage einer elektrochemischen Zelle handeln, beispielsweise eine Mono- oder Bipolarplatte oder eine Membran-Elektroden- Anordnung. Die Darstellung des Substrats 2 ist stark vereinfacht. Mit Hilfe eines erfindungsgemäßen Verfahrens soll auf dem Substrat 2 mittels Schablonendruck eine Dichtung 1 hergestellt werden. Zum Einsatz gelangt eine mehrteilige Schablone 3, die vorliegend ein rahmenbildendes außenliegendes Schablonenteil 3.1 sowie zwei innenliegende weitere Schablonenteile 3.2, 3.3 umfasst (siehe Figur 5). Wie beispielhaft in der Figur 4b) dargestellt werden zunächst die beiden innenliegenden Schablonenteile 3.2, 3.3 auf dem Substrat 2 in der Weise positioniert, dass sie in einem vorgegebenen Abstand zueinander angeordnet sind. In dieser Position werden die beiden Schablonenteile 3.2, 3.3 dann fixiert. Die Fixierung erfolgt mittels Magnetkraft, wobei die Magnetkraft vom Drucktisch 10 erzeugt wird, der hierzu als Magnetspannplatte ausgeführt ist. Die beiden Schablonenteile 3.2, 3.3 sind ferner aus einem magnetisierbaren Werkstoff, beispielsweise aus einem Metallblech gefertigt. Jetzt fehlt noch das Inkontaktbringen des rahmenbildenden außenliegenden Schablonenteils 3.1 mit dem Substrat 2. Figure 4a) shows a printing table 10 on which a substrate 2 to be printed is arranged. The substrate 2 to be printed can, in particular, be a layer or ply of an electrochemical cell, for example a monopolar or bipolar plate or a membrane electrode assembly. The representation of the substrate 2 is greatly simplified. With the aid of a method according to the invention, a seal 1 is to be produced on the substrate 2 by means of stencil printing. A multi-part stencil 3 is used, which in this case comprises a frame-forming outer stencil part 3.1 and two further inner stencil parts 3.2, 3.3 (see Figure 5). As shown by way of example in Figure 4b), the two inner stencil parts 3.2, 3.3 are first positioned on the substrate 2 such that they are arranged at a predetermined distance from one another. The two stencil parts 3.2, 3.3 are then fixed in this position. Fixation is achieved by magnetic force, with the magnetic force generated by the printing table 10, which is designed as a magnetic clamping plate for this purpose. The two stencil parts 3.2, 3.3 are also made of a magnetizable material, for example, a metal sheet. All that remains now is to bring the frame-forming outer stencil part 3.1 into contact with the substrate 2.

Wie in der Figur 5 dargestellt weist das rahmenbildende außenliegende Schablonenteil 3.1 einen Rahmen 13 zur Stabilisierung sowie eine Ausnehmung 4 auf. Die Ausnehmung 4 ist derart bemessen, dass die auf dem Substrat 2 angeordneten beiden innenliegenden Schablonenteile 3.2, 3.3 hierin aufgenommen werden können und zwischen den Schablonenteilen 3.1 , 3.2, 3.3 die Ausnehmung 4 in der Breite der herzustellenden Dichtung 1 freibleibt (siehe Figuren 6a) und 6b)). Nach dem Inkontaktbringen des rahmenbildenden, außenliegenden Schablonenteils 3.1 mit dem Substrat 2 kann der freigebliebene Teil der Ausnehmung 4 in einem Rakelprozess mit einem Dicht- und/oder Klebstoff 6 befüllt werden. Die mit Hilfe des Drucktisches 10 erzeugte Magnetkraft verhindert dabei ein Verrutschen der beiden innenliegenden Schablonenteile 3.2, 3.3. Denn anders als in der Figur 3 dargestellt, weist die Schablone 3 keine Stege 5 zur Verbindung ihrer Schablonenteile 3.1 , 3.2, 3.3 auf. As shown in Figure 5, the frame-forming outer template part 3.1 has a frame 13 for stabilization and a recess 4. The recess 4 is dimensioned such that the two inner template parts 3.2, 3.3 arranged on the substrate 2 can be received therein and between the template parts 3.1, 3.2, 3.3 the recess 4 remains free in the width of the seal 1 to be produced (see Figures 6a) and 6b)). After the frame-forming, outer stencil part 3.1 has been brought into contact with the substrate 2, the remaining part of the recess 4 can be filled with a sealant and/or adhesive 6 in a doctor blade process. The magnetic force generated by the printing table 10 prevents the two inner stencil parts 3.2, 3.3 from slipping. Unlike shown in Figure 3, the stencil 3 does not have webs 5 for connecting its stencil parts 3.1, 3.2, 3.3.

Die Figur 6c) zeigt die Schablone 3 nach dem Rakelprozess, das heißt, dass die Ausnehmung 4 bereits mit dem Dicht- und/oder Klebstoff 6 befüllt ist. In einem weiteren Schritt muss nun der Dicht- und/oder Klebstoff 6 durch Trennen von Substrat 2 und Schablone 3, beispielsweise durch Absenken des Drucktischs 10 gegenüber der Schablone 3, ausgelöst werden. Um dabei die Trennung von Substrat 2 und den innenliegenden Schablonenteilen 3.2, 3.3 sicherzustellen, wird zuvor nicht nur die Magnetkraft ausgeschaltet, sondern ferner ein Greifsystem mit Greifern 11 aktiviert, mit deren Hilfe die Schablonenteile 3.2, 3.3 beim Absenken des Drucktisches 10 in Position gehalten werden (siehe Figur 6d)). Die Figur 6e) zeigt die Schablone 3 nach dem Auslösen des Dicht- und/oder Klebstoffs 6. Der Figur 6f) ist das Substrat 2 mit der gedruckten Dichtung 1 zu entnehmen. Diese muss ggf. noch aushärten. Das Aushärten kann weitere Maßnahmen erfordern, beispielsweise das Aussetzen der Dichtung einer Licht-, Wärme- und/oder Feuchtigkeitsquelle. Eine Dunkelreaktion nach der Belichtung kann ebenfalls vorgesehen sein. Figure 6c) shows the stencil 3 after the squeegee process, i.e., the recess 4 is already filled with the sealant and/or adhesive 6. In a further step, the sealant and/or adhesive 6 must now be released by separating the substrate 2 and stencil 3, for example, by lowering the printing table 10 relative to the stencil 3. To ensure the separation of the substrate 2 and the inner stencil parts 3.2, 3.3, not only is the magnetic force deactivated beforehand, but a gripping system with grippers 11 is also activated, with the help of which the stencil parts 3.2, 3.3 are held in position while the printing table 10 is lowered (see Figure 6d)). Figure 6e) shows the stencil 3 after the sealant and/or adhesive 6 has been released. From Figure 6f), the substrate 2 with the printed seal 1 can be removed. This may still need to cure. Curing may require additional measures, such as exposing the seal to a source of light, heat, and/or moisture. A dark reaction after exposure may also be required.

Ein weiteres erfindungsgemäßes Verfahren sieht die Verwendung eines Drucktisches 10 vor, der als Vakuumplatte ausgeführt ist. Die Position der innenliegenden Schablonenteile 3.2, 3.3 wird in diesem Fall nicht mittels Magnetkraft, sondern mittels Saugkraft fixiert. Dies setzt voraus, dass über die Vakuumplatte nicht nur ein Vakuum zwischen Drucktisch 10 und Substrat 2, sondern auch zwischen Substrat 2 und Schablonenteile 3.2, 3.3 herstellbar ist. Das Substrat 2 muss daher zumindest eine Öffnung aufweisen. Da die Schichten oder Lagen einer elektrochemischen Zelle in der Regel eine Vielzahl an Öffnungen zur Ausbildung von Medien-Ports aufweisen, können diese zur Herstellung des Vakuums genutzt werden, so dass keine weitere Öffnung vorgesehen werden muss. Im Übrigen kann das erfindungsgemäße Verfahren unter Verwendung eines als Vakuumplatte ausgeführten Drucktisches 10 analog dem zuvor anhand der Figuren 4a), 4b), 5 sowie 6a) bis 6f) beschriebenen Verfahren durchgeführt werden. Die Ausführung des Drucktisches 10 als Vakuumplatte weist den Vorteil auf, dass der Drucktisch 10 aufgrund des geringeren Gewichts der Vakuumplatte gegenüber der Magnetspannpatte eine bessere Dynamik aufweist, die sich - insbesondere bei der Massenproduktion - günstig auf die Prozesszeiten auswirkt. Another method according to the invention provides for the use of a printing table 10 designed as a vacuum plate. In this case, the position of the inner stencil parts 3.2, 3.3 is fixed not by magnetic force, but by suction force. This requires that a vacuum can be created via the vacuum plate not only between the printing table 10 and the substrate 2, but also between the substrate 2 and the stencil parts 3.2, 3.3. The substrate 2 must therefore have at least one opening. Since the layers or plies of an electrochemical cell generally have a plurality of openings for forming media ports, these can be used to create the vacuum, so that no further opening needs to be provided. Furthermore, the method according to the invention can be carried out analogously using a printing table 10 designed as a vacuum plate. The method described above with reference to Figures 4a), 4b), 5, and 6a) to 6f) can be carried out. The design of the printing table 10 as a vacuum plate has the advantage that, due to the lower weight of the vacuum plate compared to the magnetic clamping plate, the printing table 10 exhibits better dynamics, which has a positive effect on process times, especially in mass production.

Unabhängig davon, ob zum Fixieren der Position der innenliegenden Schablonenteile 3.2, 3.3 Magnetkraft oder Saugkraft verwendet wird, sind weitere Abwandlungen des erfindungsgemäßen Verfahrens möglich. Beispielsweise kann das Trennen des Substrats 2 von den einzelnen Schablonenteilen 3.1 , 3.2, 3.3 zeitlich versetzt erfolgen, so dass einzelne Teile, beispielsweise die innenliegenden Schablonenteile 3.2, 3.3, länger in Kontakt mit dem Substrat 2 und dem hierauf aufgebrachten Dicht- und/oder Klebstoff 6 bleiben. Das zeitlich versetzte Trennen ermöglicht unterschiedliche Trenngeschwindigkeiten und damit die Ausbildung von Dichtlippen 12. Entsprechende Dichtprofile sind beispielhaft in den Figur 7a) und 7b) dargestellt. Figur 7a) zeigt ein Dichtprofil mit zwei gleich hohen randseitigen Dichtlippen 12. Dieses Profil entsteht beispielsweise zwischen den beiden Schablonenteilen 3.2, 3.3, wenn das Substrat 2 verzögert, aber zeitgleich von den beiden Schablonenteilen 3.2, 3.3 getrennt wird. Figur 7b) zeigt ein Dichtprofil mit zwei unterschiedlich hohen randseitigen Dichtlippen 12. Dieses Profil entsteht zwischen zweiRegardless of whether magnetic force or suction force is used to fix the position of the inner template parts 3.2, 3.3, further modifications of the method according to the invention are possible. For example, the separation of the substrate 2 from the individual template parts 3.1, 3.2, 3.3 can be staggered in time, so that individual parts, for example the inner template parts 3.2, 3.3, remain in contact with the substrate 2 and the sealant and/or adhesive 6 applied thereto for a longer period. The staggered separation enables different separation speeds and thus the formation of sealing lips 12. Corresponding sealing profiles are shown as examples in Figures 7a) and 7b). Figure 7a) shows a sealing profile with two edge-side sealing lips 12 of equal height. This profile is created, for example, between the two template parts 3.2, 3.3, when the substrate 2 is delayed but simultaneously separated from the two template parts 3.2, 3.3. Figure 7b) shows a sealing profile with two edge-side sealing lips 12 of different heights. This profile is created between two

Schablonenteilen 3.1 , 3.2, 3.3 von denen das Substrat 2 zeitlich versetzt getrennt wird. Höhenunterschiede können - alternativ oder ergänzend - dadurch erzielt werden, wenn beim Trennen unterschiedliche Trenngeschwindigkeiten eingesetzt werden. Template parts 3.1, 3.2, 3.3, from which the substrate 2 is separated at different times. Height differences can be achieved—alternatively or additionally—by using different separation speeds during the separation process.

Der Figur 7c) ist ein weiteres Dichtprofil zu entnehmen, das zusätzlich zu den beiden randseitigen Dichtlippen 12 eine mittig dazwischen angeordnete dritte Dichtlippe 12 aufweist. Um ein solches Dichtprofil zu erzeugen, bedarf es einer ergänzenden Vorrichtung, die nach dem Rakelprozess in Kontakt mit dem Dicht- und/oder Klebstoff 6 gebracht und anschließend wieder entfernt wird. Bei der Vorrichtung kann es sich beispielsweise um eine Drahtschlinge oder einen Stempel handeln. Die Vorrichtung kann aus mehreren Einzelteilen bestehen und ggf. nur abschnittsweise in Kontakt mit dem Dicht- und/oder Klebstoff 6 gebracht werden, so dass die spezielle Dichtkontur nur in bestimmten Bereichen der Dichtung 1 ausgebildet wird, beispielsweise in Kreuzungs- und/oder Eckbereichen, die besonders anfällig für Undichtigkeiten sind. Die weitere Dichtlippe 12 in diesen Bereichen hilft Undichtigkeiten zu vermeiden. Über den Trennzeitpunkt und/oder die Trenngeschwindigkeit kann wiederum die Höhe der weiteren Dichtlippe 12 eingestellt werden. Figure 7c) shows a further sealing profile which, in addition to the two edge-side sealing lips 12, has a third sealing lip 12 arranged centrally between them. To produce such a sealing profile, an additional device is required which, after the doctor blade process, is brought into contact with the sealing and/or adhesive 6 and then removed again. The device can be, for example, a wire loop or a stamp. The device can consist of several individual parts and, if necessary, can only be brought into contact with the sealing and/or adhesive 6 in sections, so that the special sealing contour is formed only in certain areas of the seal 1, for example in intersections and/or Corner areas that are particularly prone to leaks. The additional sealing lip 12 in these areas helps prevent leaks. The height of the additional sealing lip 12 can be adjusted by adjusting the separation time and/or separation speed.

Um unterschiedliche Trennzeiten beim Trennen des Substrats 2 von den Schablonenteilen 3.1 , 3.2, 3.3 zu erzielen, kann in einer weiteren Abwandlung des in den Figuren 4a), 4b), 5 sowie 6a) bis 6f) dargestellten Verfahrens die Magnet- bzw. Saugkraft beim Auslösen des Dicht- und/oder Klebstoffs 6 eingeschaltet bleiben, um die innenliegenden Schablonenteile 3.2, 3.3 in Kontakt mit dem Dicht- und/oder Klebstoff 6 zu halten. Der Trennprozess beschränkt sich in diesem Fall auf das Trennen des Substrats 2 vom rahmenbildenden, außenliegenden Schablonenteils 3.1. Soll danach das Substrat 2 auch von den innenliegenden Schablonenteilen 3.2, 3.3 getrennt werden, wird zunächst das Greifsystem aktiviert und dann die Magnet- bzw. Saugkraft abgeschaltet. Die Greifer 11 des Greifsystems halten die Schablonenteile 3.2, 3.3 in Position, während der Drucktisch 10 zum Trennen des Substrats 2 weiter abgesenkt wird. In order to achieve different separation times when separating the substrate 2 from the stencil parts 3.1, 3.2, 3.3, in a further modification of the method shown in Figures 4a), 4b), 5 and 6a) to 6f), the magnetic or suction force can remain switched on when the sealant and/or adhesive 6 is triggered in order to keep the inner stencil parts 3.2, 3.3 in contact with the sealant and/or adhesive 6. In this case, the separation process is limited to separating the substrate 2 from the frame-forming, outer stencil part 3.1. If the substrate 2 is then to be separated from the inner stencil parts 3.2, 3.3, the gripping system is first activated and then the magnetic or suction force is switched off. The grippers 11 of the gripping system hold the stencil parts 3.2, 3.3 in position while the printing table 10 is further lowered to separate the substrate 2.

Nach jedem Druckvorgang können die Schablonenteile 3.1 3.2, 3.3 gereinigt werden, bevor sie erneut eingesetzt werden. Dadurch ist sichergestellt, dass an den Schablonenteilen 3.1 , 3.2, 3.3 keine Dicht- und/oder Klebstoffreste mehr anhaften. Die mehrteilige Ausführung der Schablone 3 besitzt den Vorteil, dass einzelne Schablonenteile, beispielsweise die innenliegenden Schablonenteile 3.2, 3.3, in mehrfacher Ausführung vorgehalten und vor dem nächsten Druckprozess ausgetauscht werden können. Die Reinigung der bereits verwendeten Schablonenteile 3.2, 3.3 kann dann zu einem späteren Zeitpunkt erfolgen. Dadurch können Taktzeiten bei der Herstellung von Dichtungen 1 mittels Schablonendrucks verkürzt werden, was sich kostensenkend auswirkt. After each printing process, the stencil parts 3.1, 3.2, 3.3 can be cleaned before being used again. This ensures that no sealant and/or adhesive residue remains on the stencil parts 3.1, 3.2, 3.3. The multi-part design of the stencil 3 has the advantage that individual stencil parts, for example the inner stencil parts 3.2, 3.3, can be kept in multiple copies and replaced before the next printing process. The cleaning of the stencil parts 3.2, 3.3 that have already been used can then take place at a later time. This allows cycle times in the production of seals 1 using stencil printing to be shortened, which reduces costs.

Der Figur 8 ist eine spezielle Ausführungsform eines Schablonenteils 3.2, 3.3 einer mehrteiligen Schablone 3 zu entnehmen. Das Schablonenteil 3.2, 3.3 ist umlaufend mit einem Polymermaterial umspritzt, so dass eine Umspritzung 14 ausgebildet wird, welche die Haftung des Dicht- und/oder Klebstoffs 6 am Schablonenteil 3.2, 3.3 reduziert. Figure 8 shows a special embodiment of a template part 3.2, 3.3 of a multi-part template 3. The template part 3.2, 3.3 is overmolded all around with a polymer material, so that an overmold 14 is formed, which reduces the adhesion of the sealant and/or adhesive 6 to the template part 3.2, 3.3.

Die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist nicht daran gebunden, dass die Schablone 3 mehrteilig ausgeführt ist. Das heißt, dass auch eine einteilige Schablone 3 verwendet werden kann. In diesem Fall gehen jedoch die bei Verwendung einer mehrteiligen Schablone 3 erzielbaren Vorteile, wie beispielweise unterschiedliche Trennzeitpunkte und/oder Trenngeschwindigkeiten beim Trennen des Substrats 2 von der Schablone 3 bzw. dem mindestens einen Schablonenteil 3.1 , 3.2, 3.3 verloren. BeiThe implementation of the method according to the invention is not dependent on the template 3 being made up of several parts. This means that a single-part stencil 3 can be used. In this case, however, the advantages that can be achieved when using a multi-part stencil 3, such as different separation times and/or separation speeds when separating the substrate 2 from the stencil 3 or the at least one stencil part 3.1, 3.2, 3.3, are lost.

Verwendung einer einteiligen Schablone 3 kann die mit Hilfe des Drucktischs 10 erzeugte Magnet- oder Saugkraft insbesondere dazu genutzt werden, die Position der Schablone 3 auf dem Substrat 2 während des Rakelprozesses zu sichern. When using a one-piece stencil 3, the magnetic or suction force generated by the printing table 10 can be used in particular to secure the position of the stencil 3 on the substrate 2 during the squeegee process.

Claims

1 . Method for producing a seal (1) and/or adhesive structure on a substrate (2), in particular on a layer or ply of an electrochemical cell, by means of stencil printing, comprising the steps: a) placing the substrate (2) on a printing table (10), b) bringing the substrate (2) into contact with a one-part stencil (3) or at least one stencil part (3.1, 3.2, 3.3) of a multi-part stencil (3), c) fixing the position of the stencil (3) or of the at least one stencil part (3.1, 3.2, 3.3) in relation to the substrate (2), d) filling at least one recess (4) of the one-part or multi-part stencil (3) with a sealant and/or adhesive (6) in a doctor blade process and e) releasing the sealant and/or adhesive (6) from the at least one recess (4), characterized in that the fixing of the position of the stencil (3) or of the at least one stencil part (3.1, 3.2, 3.3) with respect to the substrate (2) in step c) is effected by means of a magnetic or suction force which draws the stencil (3) or the at least one stencil part (3.1, 3.2, 3.3) in the direction of the substrate (2).

2. Method according to claim 1, characterized in that the magnetic force is generated with the aid of the printing table (10), which for this purpose is designed as a magnetic clamping plate or comprises a magnetic clamping plate.

3. Method according to claim 1 or 2, characterized in that the template (3) or the at least one template part (3.1, 3.2, 3.3) is made of a magnetizable material.

4. Method according to claim 1, characterized in that the suction force is generated with the aid of the printing table (10), which for this purpose is designed as a vacuum plate or comprises a vacuum plate.

5. Method according to one of the preceding claims, characterized in that before the sealing and/or adhesive (6) is released in step e), the magnetic or suction force used in step c) to fix the position of the template (3) or of the at least one template part (3.1, 3.2, 3.3) is switched off.

6. Method according to claim 5, characterized in that before the magnetic or suction force is switched off, the template (3) or the at least one template part (3.1, 3.2, 3.3) is held in position by means of at least one gripper (11).

7. Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that when the sealant and/or adhesive (6) is released in step e), the position of at least one template part (3.2, 3.3) with respect to the substrate (2) is further fixed by means of the magnetic or suction force.

8. Method according to one of the preceding claims, characterized in that after the doctor blade process in step d), a device for profiling the seal (1) and/or adhesive structure, in particular for forming at least one sealing lip (12), is pressed at least partially into the sealant and/or adhesive (6).

9. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one recess (4) of the single-part or multi-part template (3) is delimited by rounded or chamfered edges.

10. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the stencil (3) or the at least one stencil part (3.1, 3.2, 3.3) is cleaned after the release of the sealant and/or adhesive (6), for example with the aid of a cleaning roller or in a bath, in particular an ultrasonic bath.

11. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the template (3) or the at least one template part (3.1, 3.2, 3.3) is overmolded in regions, preferably in at least one edge region, with a material which reduces the adhesion of the sealant and/or adhesive (6) to the template (3) or to the template part (3.1, 3.2, 3.3), wherein preferably a polymer, for example polytetrafluoroethylene, polypropylene and/or polyethylene, is used as the material which reduces the adhesion.

12. Method according to one of the preceding claims, characterized in that after the release of the sealant and/or adhesive (6) in step e), the stencil (3) or the at least one stencil part (3.1, 3.2, 3.3) is weighed and the weight is compared with the weight before the stencil printing.

13. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the template (3) or the at least one template part (3.1, 3.2, 3.3) has, on the surface facing the substrate (2), a ventilation channel which is connected to the at least one recess (4) and which preferably has a minimum depth of 0.01 mm.

14. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the template (3) or the at least one template part (3.1, 3.2, 3.3) has a geometry on the surface facing the substrate (2) which, in step b), is brought into contact with a surface of the substrate (2) and/or into engagement with an oppositely designed geometry of the substrate (2).

15. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the sealing and/or adhesive (6) is applied by means of stencil printing to a mono- or bipolar plate, a separator plate and/or a membrane-electrode arrangement of the electrochemical cell.