Naraščajoče zahteve po učinkovitosti, naraščajoče proizvodne številke in naraščajoč pritisk na stroške predstavljajo nove izzive za proizvajalce toplotnih izmenjevalnikov. Ključno vprašanje je: Katera tehnologija proizvodnje omogoča v prihodnosti najvišjo kakovost delov ob hkrati ekonomični serijski proizvodnji? Fraunhofer IWU lahko ponudi prilagojene odgovore na to vprašanje. Poleg uveljavljenih postopkov, kot sta votlo preoblikovanje (stiskanje) in visokotlačno preoblikovanje pločevine (hidroforming), se inštitut osredotoča predvsem na tehnologijo z izjemnim potencialom produktivnosti: votlo preoblikovanje valja.
Posebnost: Vsi trije postopki se razvijajo, preučujejo in kvalificirajo za industrijske aplikacije na Fraunhofer IWU. Podjetja tako prejmejo tehnološko odprto oceno optimalne proizvodne strategije za njihove zahteve. Temeljne kompetence izhajajo iz dolgoletnega razvoja za bipolarne plošče v gorivnih celicah in elektrolizatorjih.
Tri tehnologije, tri prednosti
Kovinske plošče toplotnih izmenjevalnikov zahtevajo filigranske kanalne strukture, visoko dimenzijsko natančnost in ponovljivo kakovost. Hkrati morajo biti investicijski stroški, poraba materiala in izkoristek ekonomsko upravičeni. Za te zahteve so na voljo tri različne tehnologije preoblikovanja na Fraunhofer IWU.
Visokotlačno preoblikovanje pločevine se odlikuje po posebej dobri oblikovanju kanalnih struktur in visoki natančnosti delov. Ker je potrebna le ena gravura orodja, se zmanjšajo stroški orodja in čas dobave. Pasivno visokotlačno preoblikovanje pločevine, razvito na Fraunhofer IWU, dodatno poenostavi potrebno tehnologijo naprav in skrajša procesne čase. Votlo preoblikovanje danes velja za industrijski standard za proizvodnjo strukturiranih kovinskih plošč. Postopek združuje visoko procesno varnost, uveljavljene koncepte naprav in ekonomsko serijsko proizvodnjo. Za mnoge aplikacije še vedno predstavlja industrijsko referenčno tehnologijo.
Ko produktivnost postane konkurenčna prednost
Največji razvojni zagon pa Fraunhofer IWU pričakuje pri votlem preoblikovanju valja. Za razliko od diskontinuiranega stiskanja se preoblikovanje kontinuirano odvija med vrtečimi oblikovnimi valji. Ta procesna kinematika znatno zmanjšuje potrebne preoblikovalne sile in hkrati omogoča znatno višje proizvodne hitrosti. Medtem ko je s konvencionalnimi postopki mogoče doseči do 60 delov na minuto, se za votlo preoblikovanje valja napovedujejo proizvodne zmogljivosti znatno nad 100 delov na minuto.
Zaradi tega se za prihodnje trge z visokimi količinami oblikuje znatno ekonomsko potencial. Kontinuirana proizvodnja omogoča kompaktnejše koncepte naprav, visoko učinkovitost materiala in privlačne stroške na enoto. Predvsem pa postopek odpira nove perspektive za popolnoma integrirane procesne verige od role do role.
Od role (Coil) 'direktno' do toplotnega izmenjevalnika
Fraunhofer IWU sledi celostnemu pristopu. V središču ni le preoblikovanje posameznih plošč. Po kontinuiranem votlem preoblikovanju valja je mogoče dele neposredno ločiti, povezati in zlagati. Tako nastane visoko produktivna proizvodna arhitektura od rolice do končne plošče toplotnega izmenjevalnika. Še posebej v industrijskem merilu je mogoče znatno zmanjšati investicijske stroške na del, stroške ravnanja in proizvodne čase. Prava moč votlega preoblikovanja valja torej ni le v samem preoblikovalnem procesu, temveč v njegovi odlični primernosti za visoko avtomatizirane proizvodne linije.
Znanje o vodiku za naslednjo generacijo toplotnih izmenjevalnikov
Tehnološka osnova za to je bila že ustvarjena na Fraunhofer IWU. V številnih raziskovalnih in razvojnih projektih je inštitut preučil, ocenil in kvalificiral proizvodnjo kovinskih bipolarnih plošč za gorivne celice in elektrolizatorje. Pri tem so bile v središču pozornosti natančno tiste vprašanja, ki so danes pomembna tudi za sodobne toplotne izmenjevalnike: visoko natančne kanalne strukture, nizke preoblikovalne sile, visoke proizvodne hitrosti in robustne procesne verige.
Pridobljena spoznanja je mogoče neposredno prenesti na proizvodnjo plošč toplotnih izmenjevalnikov. Zlasti izkušnje iz obdelave tankostenskih nerjavnih jeklenih trakov, zasnove kompleksnih tokovnih struktur ter razvoja kontinuarnih proizvodnih procesov ustvarjajo trdno osnovo za industrijske aplikacije na področju prenosa toplote.
Od ideje do študije izvedljivosti
Podjetja, ki razvijajo nove koncepte toplotnih izmenjevalnikov ali želijo obstoječe izdelke proizvajati bolj ekonomično, lahko tehnologije ocenijo skupaj s Fraunhofer IWU. Študije izvedljivosti so možne na podlagi vzorčnih delov s širino do približno 30 centimetrov, dolžino do 1 metra ter debelinami pločevine do 0,5 milimetra. Na podlagi tega je mogoče podati izjave o preoblikovalnosti, dosegljivi kakovosti delov, ekonomičnosti možnih procesnih verig ter o skaliranju v serijsko proizvodnjo.
Kontakt:
www.iwu.fraunhofer.de
