Fotochemisches Ätzen verschafft Herstellern einen Vorsprung bei der Produktion von Elektrofahrzeugen

Gewichtsreduzierung ist ein wesentlicher Bestandteil der EV-Revolution, ein Ziel, das durch Ätzen und geeignete Anwendungen wie Alkalibatterieanschlüsse und Stromschienen erreicht werden kann.

Jochen Kern, Leiter Vertrieb & Marketing, | micrometal GmbH

Das fotochemische Ätzen (PCE) ist die perfekte Wahl für die Herstellung von Metallkomponenten in der sich schnell verändernden Lieferkette alternativer Antriebsstränge. Seine Vielseitigkeit und Genauigkeit ermöglichen die Herstellung verschiedener Prototypen, unabhängig von der Anzahl der Designiterationen, sogar in Formgedächtnislegierungen.

Gewichtsreduzierung ist ein wesentlicher Bestandteil der EV-Revolution, ein Ziel, das durch Ätzen und geeignete Anwendungen wie Alkalibatterieanschlüsse und Stromschienen erreicht werden kann. Darüber hinaus können zwei Seiten einer Platte gleichzeitig geätzt werden. Kühlplatten für Batteriemanagementsysteme können aus Stahl, Titan oder Aluminium hergestellt werden, und auch Bipolarplatten für Brennstoffzellenstacks sind aus denselben Metallen möglich.

Neue und nachhaltige Mobilitätstechnologien sind aufgrund der zunehmenden Nachfrage nach alternativen Antrieben, vorangetrieben durch Initiativen in Europa und den Vereinigten Staaten, sehr gefragt.

In der EU hat sich die Europäische Kommission das Ziel gesetzt, dass bis 2030 mindestens 30 % der verkauften Neuwagen elektrisch sein sollen. Um dieses Ziel zu erreichen, stehen eine Reihe finanzieller Anreize zur Verfügung, darunter Zuschüsse für den Kauf von Elektrofahrzeugen und die Installation von Ladestationen . Die Kommission arbeitet außerdem an der Entwicklung eines umfassenden Netzwerks von Ladeinfrastruktur in ganz Europa.

In den Vereinigten Staaten gewährt die Bundesregierung eine Steuergutschrift von bis zu 7.500 US-Dollar für den Kauf eines Elektrofahrzeugs. Einige Bundesstaaten verfügen zudem über eigene Anreizprogramme. Darüber hinaus investiert das US-Energieministerium über 4 Milliarden US-Dollar in den Aufbau eines landesweiten Netzes von Schnellladestationen.

Als Präzisionsverfahren für die Herstellung von Metallteilen eignet sich PCE gut für die Herstellung einiger kritischer EV-Komponenten wie Bipolarplatten, die in Brennstoffzellen verwendet werden, und ermöglicht gleichzeitig eine kostengünstige, präzise und schnelle Herstellung Förderung von Innovationen durch Gestaltungsfreiheit.

PCE ist eine subtraktive Metallverarbeitungsmethode, bei der mithilfe eines chemischen Reagenzes selektiv Metall von einer flachen Metalloberfläche entfernt wird, um gewünschte Formen oder Muster zu erzeugen. Der Prozess erfasst CAD-Zeichnungen in transparenten Fotowerkzeugen und wandelt sie dann in ein Negativbild um, das auf einem Fotolack entwickelt wird, der die Metalloberfläche bedeckt.

Das Verfahren hat eine Reihe von Vorteilen, da es komplizierte Teile mit komplexen Mustern oder unterschiedlichen Öffnungsprofilen in dünnen Metallblechen mit einer Dicke von mehreren Dutzend Mikrometern bis etwa 2 Millimetern erzeugt. Es übertrifft andere Methoden wie das traditionelle Schneiden und Stanzen von Metall.

Das Ätzen kann für die Bearbeitung einer Vielzahl von Metallen eingesetzt werden, von Edelstahl über Kupfer und Nickel bis hin zu Aluminium, nicht zu vergessen plattierte Materialien und Formgedächtnislegierungen. Jedes Metall hat seine eigenen Ätzeigenschaften und das Fachwissen des von Ihnen gewählten PCE-Spezialisten passt die Ätzchemie genau an das zu verarbeitende Metall an, um optimale Leistung und hervorragende Ergebnisse zu erzielen.

Da der globale Brennstoffzellenmarkt bis 2025 voraussichtlich ein Volumen von 25 Milliarden US-Dollar erreichen wird, hat der internationale Druck auf die Diversifizierung der Energieversorgung zu einem regen Investitionsklima in Richtung alternativer Energiequellen geführt – von denen Brennstoffzellen nahezu die effektivsten sind.

Der Anspruch an Brennstoffzellen, immer effizienter und kostengünstiger zu sein, hat große Auswirkungen auf die verwendeten Materialien und die gewählten Herstellungsverfahren.

Historisch gesehen war CNC-gefräster Graphit das Material der Wahl für die Herstellung bipolarer Brennstoffzellenplatten. Leider ist es ziemlich teuer und weist eine übermäßige Durchlässigkeit auf, was es für die Massenproduktion ungeeignet macht. Metalllegierungen wie Edelstahl und Titan erfreuen sich aufgrund ihrer Kosteneffizienz und einfachen Herstellbarkeit zunehmender Beliebtheit. Darüber hinaus bietet Edelstahl viele große Vorteile für Brennstoffzellenanwendungen, darunter bemerkenswerte Festigkeit, chemische Stabilität und Haltbarkeit.

Brennstoffzellen bestehen aus aufwendig bearbeiteten Platten mit Rillen oder Kanälen, um den Gas- und Flüssigkeitsfluss zu ermöglichen. Die Skalierbarkeit und Leistungsfähigkeit von CNC-Bearbeitungs-, Hydroforming- und Stanztechniken ist jedoch fraglich.

Stanzen und Innenhochdruckumformen sind gängige Metallbearbeitungstechniken, diese Prozesse können jedoch zu Problemen mit der Ebenheit sowie zu Spannungen und Graten führen. Darüber hinaus können Einzelpunktbearbeitungsprozesse und Presswerkzeuge sowohl zeitaufwändig als auch teuer sein, insbesondere im Forschungs- und Entwicklungsbereich.

PCE bietet Herstellern eine praktikable Möglichkeit zur Herstellung komplexer Komponenten, wie z. B. bipolarer Brennstoffzellenplatten, mit bemerkenswerten Vorteilen.

Durch den Einsatz digitaler Werkzeuge statt fester Werkzeuge bietet PCE den erheblichen Vorteil der Kosteneffizienz und ermöglicht die einfache Anpassung von Designs. Dies ist ein enormer Optimierungsvorteil, ohne dass übermäßige Kosten entstehen.

Der Prozess ermöglicht eine schnelle Skalierung von einem Prototyp zur Großserienproduktion, wobei der Komplexität der Komponenten nahezu keine Grenzen gesetzt sind – ideal für Brennstoffzellenplatten, die frei von Mängeln sein müssen, um den Stapel erfolgreich zu verbinden. Es beeinflusst weder die Härte noch die Eigenschaften von Metallen, ist für alle Stahlsorten geeignet und die Genauigkeit liegt bei ±0,025 mm. alles in Tagen statt in Monaten erledigt.

PCE ist eine vielseitige Technologie, die die gleichzeitige Entfernung von Metall ermöglicht. Dadurch können komplexe Muster und Kanäle mit einer Genauigkeit von 0,025 mm auf beiden Seiten der Platte geätzt werden, wobei Merkmale wie Header, Kollektoren oder Anschlüsse problemlos und ohne zusätzliche Kosten realisierbar sind.

Bei der Micrometal Etching Group können wir diese Komponenten auch aus bestimmten exotischen und schwer zu bearbeitenden Metallen wie Titan herstellen, um bei Hochtemperatur-Brennstoffzellenanwendungen ein geringeres Gewicht und einen besseren Korrosionsschutz zu erzielen.

Aufgrund seiner Vielseitigkeit ist das PCE-Verfahren eine überzeugende Option für die Herstellung komplexer Blechteile für verschiedene Anwendungen. Dieser Ansatz kann Innovationen anregen, die Hürden traditioneller Fertigungstechnologien beseitigen und so den Konstrukteuren mehr Freiheit geben.

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