Las crecientes demandas de eficiencia, el aumento de las cifras de producción y la creciente presión de costos presentan nuevos desafíos para los fabricantes de intercambiadores de calor. La pregunta crucial es: ¿Qué tecnología de fabricación permitirá en el futuro la máxima calidad de componentes junto con una producción en serie económica? El Fraunhofer IWU puede proporcionar respuestas personalizadas a esta pregunta. Además de los métodos establecidos como el prensado hueco (prensado) y la conformación de chapa de alta presión (hidroformado), el instituto se centra especialmente en una tecnología con un potencial de productividad excepcional: el laminado de troqueles huecos.
La particularidad: los tres métodos se desarrollan, investigan y califican para aplicaciones industriales en el Fraunhofer IWU. Esto proporciona a las empresas una evaluación abierta a la tecnología de la estrategia de fabricación óptima para sus requisitos. Las competencias subyacentes provienen de años de trabajo de desarrollo para placas bipolares en pilas de combustible y electrolizadores.
Tres tecnologías, tres fortalezas
Las placas de intercambiadores de calor metálicos requieren estructuras de canal delicadas, alta precisión dimensional y calidad reproducible. Al mismo tiempo, los costos de inversión, el uso de materiales y la eficiencia de producción deben ser económicamente viables. Para estos requisitos, el Fraunhofer IWU ofrece tres tecnologías de conformación diferentes.
La conformación de chapa de alta presión se caracteriza por una excelente conformación de las estructuras de canal y alta precisión de los componentes. Dado que solo se necesita un grabado de herramienta, se reducen los costos de herramientas y los tiempos de adquisición. Además, la conformación de chapa de alta presión pasiva desarrollada en el Fraunhofer IWU simplifica significativamente la tecnología de equipos requerida y acorta los tiempos de proceso. El prensado hueco se considera hoy en día el estándar industrial para la fabricación de placas metálicas estructuradas. El método combina alta seguridad de proceso, conceptos de instalaciones establecidos y producción en serie económica. Para muchas aplicaciones, sigue siendo la tecnología de referencia industrial.
Cuando la productividad se convierte en una ventaja competitiva
Sin embargo, el Fraunhofer IWU espera el mayor impulso de desarrollo en el laminado de troqueles huecos. A diferencia del prensado discontinuo, la conformación se realiza de manera continua entre rodillos de forma rotativos. Esta cinemática de proceso reduce significativamente las fuerzas de conformación requeridas y al mismo tiempo abre tasas de producción claramente más altas. Mientras que con métodos convencionales se pueden realizar hasta 60 piezas por minuto, se pronostican rendimientos de producción de más de 100 piezas por minuto para el laminado de troqueles huecos.
Esto crea un potencial económico considerable, especialmente para mercados futuros con altos volúmenes de producción. La fabricación continua permite conceptos de instalaciones más compactos, una alta eficiencia de material y costos por pieza atractivos. Pero lo más importante es que el método abre nuevas perspectivas para cadenas de procesos completamente integradas de rollo a rollo.
De la bobina 'directamente' al intercambiador de calor
El Fraunhofer IWU sigue un enfoque holístico. No se centra únicamente en la conformación de placas individuales. Después del laminado continuo de troqueles huecos, los componentes pueden separarse, unirse y apilarse directamente de la banda. Esto crea una arquitectura de fabricación altamente productiva desde la bobina hasta la placa de intercambiador de calor terminada. Especialmente a escala industrial, esto permite reducir significativamente los costos de inversión por componente, el esfuerzo de manipulación y los tiempos de producción. Por lo tanto, la verdadera fortaleza del laminado de troqueles huecos no radica solo en el proceso de conformación en sí, sino en su excelente idoneidad para líneas de fabricación altamente automatizadas.
Conocimiento sobre hidrógeno para la próxima generación de intercambiadores de calor
La base tecnológica para esto ya ha sido establecida en el Fraunhofer IWU. En numerosos proyectos de investigación y desarrollo, el instituto ha investigado, evaluado y calificado la fabricación de placas bipolares metálicas para pilas de combustible y electrolizadores. En este proceso, se han centrado precisamente en aquellas cuestiones que hoy también son relevantes para los intercambiadores de calor modernos: estructuras de canal de alta precisión, bajas fuerzas de conformación, altas tasas de producción y cadenas de proceso robustas.
Los conocimientos adquiridos se pueden transferir directamente a la fabricación de placas de intercambiadores de calor. En particular, las experiencias en el procesamiento de bandas de acero inoxidable de pared delgada, el diseño de estructuras de flujo complejas y el desarrollo de procesos de fabricación continuos crean una base sólida para aplicaciones industriales en el área de transferencia de calor.
De la idea al estudio de viabilidad
Las empresas que desean desarrollar nuevos conceptos de intercambiadores de calor o fabricar productos existentes de manera más económica pueden evaluar las tecnologías junto con el Fraunhofer IWU. Los estudios de viabilidad son posibles sobre la base de componentes de muestra con un ancho de hasta aproximadamente 30 centímetros, una longitud de hasta 1 metro y para grosores de chapa de hasta 0,5 milímetros. A partir de esto, se pueden hacer declaraciones sobre la conformabilidad, la calidad de los componentes alcanzable, la viabilidad económica de posibles cadenas de proceso y la escalabilidad a la producción en serie.
Contacto:
www.iwu.fraunhofer.de
