El grabado fotoquímico da ventaja a los fabricantes de vehículos eléctricos

Jul 04, 2023

El grabado fotoquímico es la elección perfecta para la producción de componentes metálicos en la cambiante cadena de suministro de sistemas de propulsión alternativos. Su versatilidad y precisión permiten la fabricación de diferentes prototipos, incluso en aleaciones con memoria de forma, sin importar cuántas iteraciones de diseño.

La reducción de peso es una parte esencial de la revolución de los vehículos eléctricos, un objetivo que se puede lograr mediante el grabado, aplicaciones adecuadas que incluyen conectores de baterías alcalinas y barras colectoras. Además, se pueden grabar simultáneamente dos lados de una placa. Las placas de refrigeración para sistemas de gestión de baterías se pueden formar a partir de acero, titanio o aluminio, y también son posibles placas bipolares para pilas de pilas de combustible con estos mismos metales.

La revolución de los vehículos eléctricos

Las tecnologías de movilidad nuevas y sostenibles tienen una gran demanda debido al creciente impulso hacia sistemas de propulsión alternativos impulsado por iniciativas en Europa y Estados Unidos.

En la UE, la Comisión Europea se ha fijado el objetivo de que al menos el 30% de los automóviles nuevos vendidos sean eléctricos para 2030. Para ayudar a alcanzar este objetivo, hay varios incentivos financieros disponibles, incluidas subvenciones para la compra de vehículos eléctricos y la instalación de puntos de carga. La Comisión también está trabajando en el desarrollo de una red integral de infraestructura de carga en toda Europa.

En Estados Unidos, el gobierno federal ofrece un crédito fiscal de hasta 7.500 dólares por la compra de un vehículo eléctrico. Varios estados también tienen programas de incentivos. Además, el Departamento de Energía de EE. UU. está invirtiendo más de 4 mil millones de dólares para desarrollar una red nacional de estaciones de carga rápida.

Grabado fotoquímico

Como proceso de fabricación de piezas metálicas de precisión, el PCE es muy adecuado para la producción de algunos de los componentes críticos de los vehículos eléctricos, como las placas bipolares utilizadas en las pilas de combustible, lo que los hace rentables, precisos y rápidos, y al mismo tiempo Estimular la innovación proporcionando libertad de diseño.

PCE es un método sustractivo de procesamiento de metales que implica la eliminación selectiva de metal de una superficie metálica plana con el uso de un reactivo químico para producir las formas o patrones deseados. El proceso captura dibujos CAD en herramientas fotográficas transparentes y luego los convierte en una imagen negativa que se revela sobre una fotorresistente que cubre la superficie metálica.

El proceso tiene varios beneficios, ya que produce piezas intrincadas, con patrones complejos o perfiles de apertura variados en finas láminas metálicas que van desde decenas de micras hasta alrededor de 2 milímetros de espesor. Supera a otros métodos, como el corte y estampado de metales tradicionales.

El grabado se puede emplear para trabajar en una amplia gama de metales, desde aceros inoxidables hasta cobre y níquel y aluminio, sin olvidar los materiales revestidos y las aleaciones con memoria de forma. Cada metal tiene sus características de grabado, y la experiencia del especialista en PCE que elija adaptará las químicas de grabado al metal preciso que se procesa para obtener un rendimiento óptimo y resultados excelentes.

Fabricación de placas PCE y bipolares

Dado que se espera que el mercado mundial de pilas de combustible alcance los 25.000 millones de dólares en 2025, la presión internacional sobre la diversificación energética ha generado una atmósfera de inversión entusiasta hacia fuentes de energía alternativas, de las cuales las pilas de combustible están cerca de ser las más efectivas.

La exigencia de que las pilas de combustible sean cada vez más eficientes y rentables está teniendo un gran impacto en los materiales utilizados y los métodos de fabricación elegidos.

Históricamente, el grafito mecanizado por CNC ha sido el material elegido para producir placas de pilas de combustible bipolares. Desafortunadamente, es bastante caro y adolece de una permeabilidad excesiva, lo que lo hace inadecuado para la producción en masa. Las aleaciones metálicas como el acero inoxidable y el titanio están ganando popularidad debido a su rentabilidad y facilidad de fabricación. Además, el acero inoxidable ofrece muchos beneficios excelentes para aplicaciones de pilas de combustible, incluida una resistencia, estabilidad química y durabilidad notables.

Las pilas de combustible están formadas por placas intrincadamente mecanizadas con ranuras o canales para permitir el flujo de gas y líquido, pero la escalabilidad y la capacidad de las técnicas de mecanizado CNC, hidroformado y estampado son cuestionables.

El estampado y el hidroconformado son técnicas comunes para trabajar metales; sin embargo, estos procesos pueden causar problemas de planaridad, así como tensiones y rebabas. Además, los procesos de mecanizado de un solo punto y las herramientas de prensado pueden llevar mucho tiempo y ser costosos, especialmente durante la investigación y el desarrollo.

PCE proporciona a los fabricantes un medio viable para producir componentes complejos, como placas de pilas de combustible bipolares, con beneficios notables.

Al utilizar herramientas digitales en lugar de herramientas físicas, PCE ofrece el importante beneficio de ser rentable y permite personalizar fácilmente los diseños. Esto resulta enormemente ventajoso a la hora de optimizar sin incurrir en gastos excesivos.

El proceso facilita una rápida ampliación desde un prototipo hasta una producción de gran volumen, casi sin límite en la complejidad de los componentes, ideal para placas de celdas de combustible que deben estar libres de imperfecciones para unir con éxito la pila. No afecta el temperamento ni las propiedades de los metales, es adecuado para todos los grados de acero y la precisión está garantizada en ±0,025 mm; todo hecho en días en lugar de meses.

PCE es una tecnología versátil que permite la eliminación simultánea de metal. Esto permite grabar patrones y canales complejos con una precisión de 0,025 mm en ambos lados de la placa, con características como cabezales, colectores o puertos que se pueden lograr fácilmente sin costo adicional.

En Micrometal Etching Group, también podemos producir estos componentes en ciertos metales exóticos y difíciles de mecanizar, como el titanio, para lograr un peso más liviano y una protección superior contra la corrosión en aplicaciones de celdas de combustible de alta temperatura.

El proceso PCE es una opción atractiva para la fabricación de piezas de chapa complejas en múltiples aplicaciones, debido a su versatilidad. Este enfoque puede estimular la innovación, eliminando las barreras inherentes a las tecnologías de fabricación tradicionales y, por tanto, proporcionando a los ingenieros de diseño más libertad.

PCE ofrece flexibilidad y rentabilidad para la producción de placas bipolares, permitiendo la fabricación rápida de varios diseños. Además, su potencial se amplifica con la capacidad de grabar acero inoxidable, aleaciones a base de níquel, cobre, aluminio, titanio y otras aleaciones.

Sustancias que tienen propiedades metálicas y están compuestas por dos o más elementos químicos de los cuales al menos uno es un metal.

Funciones de diseño de productos realizadas con la ayuda de computadoras y software especial.

Superficie plana mecanizada en el vástago de una herramienta de corte para mejorar la sujeción de la herramienta.

Utillaje realizado para una pieza específica. También llamado herramientas dedicadas.

Cualquier proceso de fabricación en el que se procesa o mecaniza metal de manera que se le dé una nueva forma a la pieza de trabajo. En términos generales, el término incluye procesos tales como diseño y distribución, tratamiento térmico, manipulación de materiales e inspección.

Los aceros inoxidables poseen alta resistencia al calor, excelente trabajabilidad y resistencia a la erosión. Se han desarrollado cuatro clases generales para cubrir una variedad de propiedades mecánicas y físicas para aplicaciones particulares. Las cuatro clases son: los tipos austeníticos de la serie 200 de cromo-níquel-manganeso y de la serie 300 de cromo-níquel; los tipos martensíticos de cromo, endurecibles serie 400; los tipos ferríticos de la serie 400, no endurecibles, de cromo; y el tipo de aleaciones de cromo-níquel que endurecen por precipitación con elementos adicionales que son endurecibles mediante tratamiento con solución y envejecimiento.