Innovadora tecnología de medición 3D y óptica de corte por láser para una producción precisa de pilas de combustible
La energía de un vehículo eléctrico procede de una batería o de una pila de combustible. Las pilas de combustible están formadas por una pila, es decir, se construyen en capas. Los elementos individuales son la placa bipolar, la junta, la capa de difusión de gas (GDL) y el conjunto de electrodos de membrana (MEA).
Independientemente de si se utilizan placas bipolares metálicas o de grafito, los requisitos de nuestra tecnología de medición 3D son similares. Se trata de la medición exacta de parámetros geométricos como la profundidad y el espaciado de los canales, la posición del alma del canal, la rugosidad de los canales o la determinación de espesores de capas plásticas o metálicas. A la hora de determinar el grosor de las capas en particular, podemos utilizar distintas tecnologías para analizar tanto las capas transparentes como las no transparentes.
Las placas bipolares metálicas son láminas finas con un grosor de aproximadamente 50 - 75 micrómetros y suelen estar troqueladas. Sin embargo, los pequeños orificios de las placas se cortan con láser y para ello se utiliza nuestra óptica de corte por láser. Las placas bipolares individuales también se sueldan entre sí. En función del tamaño y el número de placas bipolares, una pila de combustible puede contener unos 500 metros de cordón de soldadura láser. El control de los cordones de soldadura y de su calidad es, por tanto, un paso esencial en la producción en serie de pilas de combustible.
Soluciones para sus fases de producción en la fabricación de pilas de combustible
Las placas bipolares son un componente importante en las pilas de combustible, ya que separan los electrodos y el electrolito y, al mismo tiempo, conducen la corriente entre los electrodos. Por ello, dos placas de un grosor de entre 50 y 100 micras deben soldarse de forma estanca al gas para formar una estructura estable y conductora. Suelen ser de metal, como el acero inoxidable.
Al unir las superficies de contacto de las placas delgadas, el cordón de soldadura suele ser muy estrecho y profundo, lo que se traduce en una gran resistencia y conductividad de la soldadura. El cordón de soldadura puede adoptar diversas formas, como un punto (cordón escalonado o de contacto) o una línea (cordón de sellado).
Cada placa bipolar requiere aproximadamente 1 metro de cordón de soldadura. Una pila consta de unas 400 placas bipolares y, por tanto, tiene 400 metros de cordón de soldadura, que debe cumplir las normas de calidad más estrictas. Debe ser hermético. Para permitir tiempos de ciclo elevados, la soldadura también se realiza muy rápidamente, a unos 600 - 800 mm/s, es decir, justo por debajo del llamado límite de joroba. Durante la soldadura, el proceso debe supervisarse y controlarse cuidadosamente. Nuestros sensores detectan los defectos de soldadura más pequeños que pueden provocar fugas en las costuras de sellado. El sistema de supervisión también tiene en cuenta las altas velocidades de soldadura de las costuras de sellado y los cortos tiempos de soldadura de las costuras de contacto. Tomamos muestras a una frecuencia de muestreo de hasta 250 kHz.
Dimensiones reducidas, requisitos de gran precisión y tiempos de ciclo críticos son algunos de los principales retos a la hora de medir la topografía de las pilas de combustible. Las dimensiones de las placas bipolares deben medirse para garantizar la tolerancia dimensional, ya que la calidad de las placas bipolares es fundamental para la eficiencia y la densidad de potencia de una pila de combustible. Entre los parámetros que deben controlarse figuran el grosor de las placas, la profundidad y anchura de los canales, la separación entre centros de canales y los requisitos precisos de diseño.
Para superar estos retos metrológicos, Precitec ofrece tres soluciones específicas para cada tarea: el CHRocodile 2 DPS para mediciones de espesor,
el CHRocodile CLS 2 para la inspección de perfiles 3D de alta precisión
y el Flying Spot Scanner 310 para mediciones de geometría y formas. Gracias a su punto móvil, puede medir exactamente la trayectoria deseada, incluso en paneles de gran tamaño, sin tener que mover la muestra.
El reto consiste en medir con precisión el grosor de los revestimientos metálicos (oro o titanio) de las placas bipolares. Estos revestimientos deben tener exactamente el grosor adecuado para evitar la corrosión y garantizar una alta conductividad eléctrica.
La solución ideal para medir los revestimientos de las placas bipolares de las pilas de combustible es la tecnología fototérmica láser de Precitec Enovasense, que puede medir superficies enteras con una precisión extraordinaria. Esta tecnología permite realizar mediciones sin contacto, no destructivas, no intrusivas y sin radiación del espesor del revestimiento metálico con una excelente repetibilidad en un proceso rápido y rentable. Se beneficiará de la mejora de la calidad del proceso mediante mediciones en línea o fuera de línea con un dispositivo compacto y ligero que puede integrarse fácilmente en sus procesos de producción. Se pueden cubrir varios puntos de medición en cuestión de segundos con ciclos preprogramados cuando el sensor está integrado en el centro de control de 3 ejes HKL2 totalmente automatizado.
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Célula de batería
Las celdas de las baterías están en el corazón de la electromovilidad y, por tanto, son cruciales para la seguridad, la vida útil y el rendimiento de los vehículos eléctricos. Nuestros productos para tecnología láser y tecnología de medición 3D permiten una innovación continua en la producción de baterías, reduciendo costes y aumentando el rendimiento de las celdas de batería.
Transmisión
La cadena cinemática eléctrica está formada, entre otros elementos, por el estator, el rotor y la electrónica de potencia. Los alambres de horquilla bien pelados son cruciales para la soldadura láser de alta calidad de estatores (soldadura de horquilla). Podemos detectar residuos de esmalte en los alambres y permitir procesos de soldadura láser adaptables.