Gorivne ćelije koje se koriste za plovila i avione postaju sve lakše kako bi se poboljšala efikasnost, a to dovodi do smanjenja debljine bipolarne ploče. Sada je tehnologija laserske obrade tankih bipolarnih ploča, koja može pomoći da se poboljša efikasnost proizvodnje i kvalitet gorivnih ćelija, razvijena kroz međunarodni projekat inovativne saradnje u istraživanju i razvoju.
Kroz međunarodno zajedničko istraživanje između Koreje i Nemačke, tim koji čine Korejski institut za mašine i materijale (predsednik Sang-jin Park, KIMM), institut pod jurisdikcijom Ministarstva nauke i IKT, K-Lab, korejski mali i srednjeg preduzeća, i nemački Fraunhofer Gesellschaft i BBV Lasertechnik, razvili su novu 2D kompozitnu opremu u pokretu primenom skenera koji omogućava lasersko zavarivanje i sečenje materijala za bipolarne ploče za gorivne ćelije debljine 0,075 mm.
Glavni istraživač Su-jin Lee iz KIMM Odeljenja za industrijsku lasersku tehnologiju i tim fokusirali su svoju pažnju na zahteve proizvođača gorivnih ćelija koji zahtevaju zavarivanje velikih tankih ploča različitih oblika kao i visokokvalitetno sečenje u isto vreme . Rad je objavljen u časopisu Metals .
Zajednički istraživački tim je koristio konvencionalnu tehnologiju gde se bina i skener kreću istovremeno, i uspeo je da razvije mašinu za obradu kompozita Top-Lamp sposobnu da zavari i seče velike površine (400mm k 400mm ili veće) u različitim oblicima unakrsnim spajanjem sečenje izlazne mlaznice gasa do bine.
Pored toga, tim je razvio i koristio funkciju održavanja tačnosti obrade automatskim ispravljanjem radne površine kroz istu osovinu skenera i sistema vida spoljašnjeg ugla u realnom vremenu.
Korišćenjem ove funkcije primenjena je tehnologija koja omogućava korekciju centralnog položaja prečnika grla mlaznice i zračenje laserskog zraka u krugu od 3 mm od prečnika mlaznice tokom procesa. Hibridna kompozitna oprema razvijena na gore opisani način, koja može istovremeno da vrši zavarivanje velikom brzinom i sečenje mlaznicama, instalirana je i kojom upravlja BBV Lasertechnik GmbH, nemačka partnerska institucija.
Sa konvencionalnom 2D on-the-fli tehnologijom, bilo je teško precizno kontrolisati oblik materijala zbog promene brzine uzrokovane ubrzanjem ili usporavanjem u trenutku okretanja (skretanja) dok se materijal obrađuje.
Pored toga, pošto je takođe bilo teško izvršiti korekcije u procesu obrade, bilo je neophodno poboljšati njegov kvalitet. U međuvremenu, kako nije lako pričvrstiti mlaznice za rezanje gasa na konvencionalne skenere velike brzine. Bilo je neophodno koristiti odvojenu opremu za zavarivanje i sečenje, što je dovelo do povećanja vremena i troškova obrade.
Novorazvijena tehnologija pomaže da se poboljša kvalitet obrade smanjenjem grešaka u unakrsnom povezivanju kroz precizniju korekciju položaja od strane vizuelnog sistema skenera. Dodatno, mlaznica gasa za sečenje može biti pričvršćena odvojeno na skener ili drugu fazu, poboljšavajući kvalitet sečenja.
Štaviše, sistem za vid koriguje središnji položaj za zračenje laserskog zraka na grlu mlaznice. Ovo omogućava zavarivanje velikom brzinom i delimično sečenje u isto vreme, što pomaže u smanjenju troškova i vremena obrade.
Glavni istraživač Su-jin Lee iz KIMM-a kaže: „Nemački istraživački tim takođe očekuje da će najnovija tehnologija, razvijena kroz međunarodna zajednička istraživanja, biti primenljiva u različitim sektorima. Novorazvijena tehnologija je značajna jer može da odgovori na zahteve sa tržišta gorivih ćelija za poboljšanje kvaliteta obrade jer debljina bipolarnih ploča za gorivne ćelije postaje sve tanja.“
Ovo istraživanje je sprovedeno uz podršku projekta „Razvoj naprednih tehnologija laserske obrade za proizvodnju gorivih ćelija“, međunarodnog ko-razvojnog projekta Ministarstva trgovine, industrije i energetike. U maju 2022. godine, KIMM je potpisao MoR sa nemačkim Fraunhofer Gesellschaft, jednom od institucija koje su učestvovale u istraživanju, za proširenje međunarodne saradnje i održivo umrežavanje i saradnju među istraživačima u glavnim oblastima.
