Máquina de corte por láser que procesa microcanales en placas bipolares de aleación de titanio.

En las pilas de pilas de combustible de hidrógeno, las placas bipolares de metal cumplen múltiples funciones, incluida la distribución de hidrógeno, oxígeno y refrigerante, además de conducir electricidad y calor. Sus superficies están densamente cubiertas con microcanales que miden sólo 0,5-1,0 mm de ancho, y el espesor de la placa suele oscilar alrededor de 0,1 mm. La precisión de las dimensiones del canal y la calidad de los bordes impactan directamente en la densidad de potencia y la vida útil de la pila. Los procesos de estampado tradicionales dependen de moldes de alto costo y las placas delgadas de aleación de titanio exhiben una recuperación elástica severa, lo que dificulta garantizar una profundidad constante del canal. La introducción de máquinas de corte por láser ofrece una solución novedosa a este desafío.

Tomando como ejemplo la placa bipolar de aleación de titanio, el área de la placa única es de aproximadamente 400 cm², lo que requiere el mecanizado de docenas de canales de flujo serpenteantes en la superficie. Se requiere que la tolerancia del ancho del canal de flujo sea de ±0,02 mm y no se permiten rebabas ni microfisuras en el corte; cualquier protuberancia podría perforar la membrana de intercambio de protones, lo que provocaría una falla en la pila. Inicialmente, la empresa adoptó la producción de prueba de estampado, con un ciclo de desarrollo de moldes que duraba hasta 3 meses y un costo de un solo molde de prueba que superaba los 200.000 yuanes, mientras que la tasa de rebabas en los bordes del canal de flujo alcanzaba hasta el 8%. Después de introducir una máquina de corte de precisión con láser de picosegundos, la empresa importó directamente los gráficos CAD del canal de flujo. El rayo láser siguió los contornos para cortar cada canal secuencialmente, lo que dio como resultado una zona afectada por el calor de menos de 5 micrómetros, cortes suaves sin rebabas y una profundidad del canal de flujo controlada con precisión por la potencia del láser y la velocidad de escaneo, logrando una consistencia mejor que ±0,01 mm.

En términos de eficiencia, el dispositivo puede cortar todos los canales de flujo de la monoplaca en solo 90 segundos y puede funcionar de forma continua las 24 horas del día cuando se combina con un sistema automatizado de carga y descarga. Cuando el diseño de la pila de celdas de combustible se actualiza de monoplaca a bipolar y el diseño del canal de flujo se cambia de paralelo a serpentino, la empresa solo necesita modificar el programa de corte, logrando la transición del proceso en medio día, eliminando por completo el largo tiempo de entrega y el alto costo asociados con las modificaciones del molde. Según los comentarios, después de adoptar el corte por láser, el ciclo de producción de prueba para placas bipolares se redujo de 3 meses a 1 semana, los costos integrales de fabricación disminuyeron en aproximadamente un 40 % y la tasa de rendimiento aumentó del 91 % a más del 99 %.

Desde aleaciones de titanio hasta acero inoxidable, y desde placas bipolares hasta placas terminales, las máquinas de corte por láser, con sus ventajas de funcionamiento sin moldes, alta precisión y bajo impacto térmico, se están convirtiendo en equipos de proceso indispensables en la fabricación de energía de hidrógeno. No solo abordan el cuello de botella de precisión en el procesamiento de microcanales de placas delgadas, sino que también brindan un soporte sólido para la iteración rápida y la producción a gran escala de celdas de combustible de hidrógeno a través de capacidades de fabricación flexibles.