Rosnące wymagania dotyczące efektywności, wzrastające liczby produkcyjne i rosnąca presja kosztowa stawiają producentów wymienników ciepła przed nowymi wyzwaniami. Kluczowe pytanie brzmi: która technologia produkcji umożliwi w przyszłości najwyższą jakość elementów przy jednoczesnej ekonomicznej produkcji seryjnej? Fraunhofer IWU może dostarczyć dostosowane odpowiedzi na to pytanie. Oprócz ustalonych metod, takich jak walcowanie wklęsłe (tłoczenie) oraz formowanie blach w wysokim ciśnieniu (hydroformowanie), instytut koncentruje się szczególnie na technologii z niezwykłym potencjałem produktywności: walcowaniu wklęsłym.
Szczególność: Wszystkie trzy metody są rozwijane, badane i kwalifikowane do zastosowań przemysłowych w Fraunhofer IWU. Firmy otrzymują w ten sposób otwartą na technologie ocenę optymalnej strategii produkcyjnej dla ich wymagań. Podstawowe kompetencje pochodzą z wieloletnich prac rozwojowych nad płytkami bipolarowymi w ogniwach paliwowych i elektrolizerach.
Trzy technologie, trzy mocne strony
Metalowe płyty wymienników ciepła wymagają filigranowych struktur kanałowych, wysokiej dokładności wymiarowej i powtarzalnej jakości. Jednocześnie koszty inwestycji, zużycie materiału i wydajność muszą być ekonomicznie uzasadnione. Dla tych wymagań Fraunhofer IWU oferuje trzy różne technologie formowania.
Formowanie blach w wysokim ciśnieniu charakteryzuje się szczególnie dobrą formowalnością struktur kanałowych i wysoką precyzją elementów. Ponieważ potrzebny jest tylko jeden grawer narzędziowy, zmniejsza się nakład narzędziowy i czas zakupu. Opracowane w Fraunhofer IWU pasywne formowanie blach w wysokim ciśnieniu dodatkowo znacznie upraszcza wymaganą technologię urządzeń i skraca czasy procesowe. Walcowanie wklęsłe jest obecnie uważane za standard przemysłowy w produkcji strukturalnych płyt metalowych. Metoda ta łączy wysoką pewność procesu, ustalone koncepcje urządzeń i ekonomiczną produkcję seryjną. Dla wielu zastosowań nadal stanowi przemysłową technologię referencyjną.
Kiedy produktywność staje się przewagą konkurencyjną
Największy impuls rozwojowy oczekiwany jest w Fraunhofer IWU w przypadku walcowania wklęsłego. W przeciwieństwie do przerywanego tłoczenia, formowanie odbywa się ciągle między obracającymi się walcami formującymi. Ta kinematyka procesu znacznie redukuje wymagane siły formowania i jednocześnie otwiera możliwości znacznie wyższych wydajności produkcji. Podczas gdy konwencjonalne metody pozwalają na realizację do 60 elementów na minutę, dla walcowania wklęsłego prognozowane są wydajności produkcyjne znacznie powyżej 100 elementów na minutę.
Szczególnie dla przyszłych rynków z dużymi ilościami stwarza to znaczny potencjał ekonomiczny. Ciągła produkcja umożliwia bardziej kompaktowe koncepcje urządzeń, wysoką efektywność materiałową i atrakcyjne koszty jednostkowe. Przede wszystkim jednak metoda ta otwiera nowe perspektywy dla w pełni zintegrowanych procesów typu rolka-do-rolki.
Bezpośrednio z rolki do wymiennika ciepła
Fraunhofer IWU stosuje przy tym holistyczne podejście. W centrum uwagi nie leży tylko formowanie pojedynczych płyt. Po ciągłym walcowaniu wklęsłym elementy mogą być bezpośrednio oddzielane z taśmy, łączone i układane w stosy. Powstaje w ten sposób wysoko produktywna architektura produkcji od rolki do gotowej płyty wymiennika ciepła. Szczególnie w skali przemysłowej pozwala to znacznie obniżyć koszty inwestycji na element, nakład pracy i czasy produkcji. Rzeczywista siła walcowania wklęsłego tkwi więc nie tylko w samym procesie formowania, ale w jego doskonałej przydatności do wysoko zautomatyzowanych linii produkcyjnych.
Wiedza o wodoru dla następnej generacji wymienników ciepła
Podstawy technologiczne zostały już stworzone w Fraunhofer IWU. W licznych projektach badawczo-rozwojowych instytut badał, oceniał i kwalifikował produkcję metalowych płytek bipolarowych dla ogniw paliwowych i elektrolizerów. W tym kontekście skupiono się na dokładnie tych pytaniach, które są dziś również istotne dla nowoczesnych wymienników ciepła: wysokoprecyzyjne struktury kanałowe, niskie siły formowania, wysokie wydajności produkcyjne i solidne łańcuchy procesowe.
Uzyskane wnioski można bezpośrednio przenieść na produkcję płyt wymienników ciepła. W szczególności doświadczenia z przetwarzania cienkowarstwowych taśm ze stali nierdzewnej, projektowania złożonych struktur przepływowych oraz rozwoju ciągłych procesów produkcyjnych stanowią solidną podstawę dla zastosowań przemysłowych w dziedzinie wymiany ciepła.
Od pomysłu do badania wykonalności
Firmy, które chcą opracować nowe koncepcje wymienników ciepła lub produkować istniejące produkty w sposób bardziej ekonomiczny, mogą ocenić technologie wspólnie z Fraunhofer IWU. Badania wykonalności są możliwe na podstawie próbek elementów o szerokości do około 30 centymetrów, długości do 1 metra oraz dla grubości blach do 0,5 milimetra. Na tej podstawie można wyciągnąć wnioski dotyczące formowalności, osiągalnej jakości elementów, opłacalności możliwych łańcuchów procesowych oraz skalowania do produkcji seryjnej.
Kontakt:
www.iwu.fraunhofer.de
