Le crescenti esigenze di efficienza, l'aumento della produzione e la crescente pressione sui costi pongono nuovi problemi ai produttori di scambiatori di calore. La domanda cruciale è: quale tecnologia di produzione consentirà in futuro la massima qualità dei componenti con una produzione in serie economica? Il Fraunhofer IWU può fornire risposte su misura a questa domanda. Oltre ai metodi consolidati come la pressatura a stampo cavo (pressatura) e la deformazione di lamiere ad alta pressione (idroformatura), l'istituto si concentra in particolare su una tecnologia con un potenziale di produttività straordinario: la laminazione a stampo cavo.
La particolarità: tutti e tre i metodi vengono sviluppati, studiati e qualificati per applicazioni industriali presso il Fraunhofer IWU. Le aziende ricevono così una valutazione aperta alla tecnologia della strategia di produzione ottimale per le loro esigenze. Le competenze sottostanti derivano da anni di lavoro di sviluppo per piastre bipolar in celle a combustibile ed elettrolizzatori.
Tre tecnologie, tre punti di forza
Le piastre di scambio termico metalliche richiedono strutture di canale filigranate, alta precisione dimensionale e qualità riproducibile. Allo stesso tempo, i costi di investimento, l'uso dei materiali e le prestazioni di produzione devono essere economicamente sostenibili. Per queste esigenze, il Fraunhofer IWU offre tre diverse tecnologie di deformazione.
La deformazione di lamiere ad alta pressione si distingue per una particolare buona formatura delle strutture di canale e alta precisione dei componenti. Poiché è necessaria solo una incisione dello strumento, si riducono gli sforzi e i tempi di approvvigionamento degli utensili. Inoltre, la deformazione di lamiere ad alta pressione passiva sviluppata presso il Fraunhofer IWU semplifica notevolmente la tecnologia degli impianti necessaria e riduce i tempi di processo. La pressatura a stampo cavo è oggi considerata uno standard industriale per la produzione di lamiere metalliche strutturate. Il metodo combina alta sicurezza di processo, concetti impiantistici consolidati e produzione in serie economica. Per molte applicazioni, continua a rappresentare la tecnologia di riferimento industriale.
Quando la produttività diventa un vantaggio competitivo
Il Fraunhofer IWU prevede però il maggiore impulso allo sviluppo nella laminazione a stampo cavo. A differenza della pressatura discontinua, la deformazione avviene in modo continuo tra rulli di forma rotanti. Questa cinematica di processo riduce notevolmente le forze di deformazione richieste e apre al contempo tassi di produzione significativamente più elevati. Mentre con i metodi convenzionali si possono realizzare fino a 60 componenti al minuto, per la laminazione a stampo cavo si prevedono prestazioni di produzione di oltre 100 componenti al minuto.
Ciò crea un notevole potenziale economico, soprattutto per i mercati futuri con alti volumi di produzione. La produzione continua consente concetti impiantistici più compatti, un'elevata efficienza dei materiali e costi per pezzo attraenti. Soprattutto, il metodo apre nuove prospettive per catene di processo completamente integrate da bobina a bobina.
Dalla bobina 'direttamente' allo scambiatore di calore
Il Fraunhofer IWU adotta un approccio olistico. Non si tratta solo della deformazione di singole lamiere. Dopo la laminazione a stampo cavo continua, i componenti possono essere separati, assemblati e impilati direttamente dalla bobina. Questo crea un'architettura di produzione altamente produttiva dalla bobina alla piastra di scambio termico finita. Ciò consente di ridurre notevolmente i costi di investimento per componente, gli sforzi di manipolazione e i tempi di produzione, soprattutto su scala industriale. La vera forza della laminazione a stampo cavo non risiede quindi solo nel processo di deformazione stesso, ma nella sua eccellente idoneità per linee di produzione altamente automatizzate.
Competenze in idrogeno per la prossima generazione di scambiatori di calore
La base tecnologica per questo è già stata creata presso il Fraunhofer IWU. In numerosi progetti di ricerca e sviluppo, l'istituto ha esaminato, valutato e qualificato la produzione di piastre bipolar metalliche per celle a combustibile ed elettrolizzatori. In questo contesto, sono state esaminate esattamente quelle questioni che oggi sono rilevanti anche per gli scambiatori di calore moderni: strutture di canale ad alta precisione, basse forze di deformazione, alti tassi di produzione e catene di processo robuste.
Le conoscenze acquisite possono essere trasferite direttamente alla produzione di piastre di scambio termico. In particolare, le esperienze nella lavorazione di nastri in acciaio inossidabile a pareti sottili, nella progettazione di strutture di flusso complesse e nello sviluppo di processi di produzione continui creano una base solida per applicazioni industriali nel campo del trasferimento di calore.
Dall'idea allo studio di fattibilità
Le aziende che desiderano sviluppare nuovi concetti di scambiatori di calore o produrre prodotti esistenti in modo più economico possono valutare le tecnologie insieme al Fraunhofer IWU. Gli studi di fattibilità sono possibili sulla base di componenti campione con una larghezza fino a circa 30 centimetri, una lunghezza fino a 1 metro e per spessori di lamiera fino a 0,5 millimetri. Da ciò possono essere derivate affermazioni sulla deformabilità, sulla qualità dei componenti raggiungibile, sulla redditività delle possibili catene di processo e sulla scalabilità nella produzione in serie.
Contatto:
www.iwu.fraunhofer.de
