“激光作為一種先進(jìn)工具，在可靠性、精度和效率方面具有突出的優(yōu)勢(shì)。激光技術(shù)有助于實(shí)現(xiàn)氫燃料電池的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)潛力，從而幫助企業(yè)達(dá)到降本增效的目的。”卡門哈斯激光技術(shù)總監(jiān)于建兵在2022高工氫電年會(huì)上表示，氫燃料電池對(duì)激光加工工藝要求很高，優(yōu)化激光加工工藝能夠大大的降低氫燃料電池生產(chǎn)成本。
在本屆年會(huì)的電堆與雙極板專場(chǎng)，于建兵發(fā)表了“氫燃料電池激光應(yīng)用”的主題演講。他詳細(xì)介紹了激光在氫燃料電池碳紙、雙極板等方面的應(yīng)用，以及卡門哈斯激光企業(yè)發(fā)展的核心競(jìng)爭(zhēng)力。
激光加工助力氫燃料電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展
于建兵表示，激光加工在氫燃料電池核心零部件的生產(chǎn)制造過(guò)程中可以起到重要作用。目前，卡門哈斯激光已在氣體滲透膜（碳紙）切割，石墨雙極板雕刻，不銹鋼、鈦合金雙極板焊接，不銹鋼、鈦合金雙極板表面（涂層）處理，質(zhì)子交換膜打孔等項(xiàng)目上進(jìn)行了測(cè)試。
在激光切割碳紙方面，卡門哈斯激光經(jīng)過(guò)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，目前大部分企業(yè)采用500-1000W連續(xù)單模激光器對(duì)碳紙進(jìn)行切割。然而使用連續(xù)激光器熱量大，材料氣化不充分，容易有碳紙熔融物殘留，致使切面邊緣硬度上升。這種方式切割出來(lái)的碳紙，在后期與催化膜壓合過(guò)程中會(huì)損傷催化膜。從而導(dǎo)致電堆企業(yè)并不信任激光切割，更趨向于使用刀模切割碳紙。
針對(duì)這種情況，卡門哈斯激光重新制定了切割方案，他們發(fā)現(xiàn)使用短脈寬脈沖激光器或者綠光激光器進(jìn)行測(cè)試，可以將邊緣材料瞬間氣化，也就不會(huì)導(dǎo)致切面邊緣硬度上升，可幫助電堆企業(yè)消除對(duì)激光切割的誤解。
在石墨雙極板加工方面，目前主要的加工方法是機(jī)械銑削或高溫?zé)釅撼尚停@樣加工難度很高，而且機(jī)械銑削易碎，加工速度較慢。卡門哈斯激光認(rèn)為，激光雕刻替代機(jī)械銑削，可以彌補(bǔ)以上加工缺點(diǎn)，同時(shí)減少了機(jī)器數(shù)量和人工成本。
在金屬雙極板焊接方面，激光焊接可替代密封墊圈。一般采用14um芯徑單模連續(xù)1000W激光器加CNC/振鏡聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)的方案，因連續(xù)激光器熱量偏大，功率響應(yīng)速度較慢，在短距離（<1mm）焊接應(yīng)用中，很難實(shí)現(xiàn)快速緩降來(lái)消除縮孔；同時(shí)，采用上下兩層不銹鋼板焊穿的方式，在焊接完成后熔池收縮會(huì)產(chǎn)生較大形變；而且無(wú)法實(shí)現(xiàn)焊接打標(biāo)一機(jī)多用。
卡門哈斯激光推出的YLPN納秒脈沖激光器，因納秒脈沖激光器焊接熱量小，功率響應(yīng)速度快，在短距離（<1mm）焊接應(yīng)用熔深可控，可以避免材料擊穿泄露和金屬表面氧化變性，實(shí)現(xiàn)平整焊接表面的效果。
在復(fù)合材料雙極板表面（涂層）處理方面，因其主要加工方式為注塑和焙燒，生產(chǎn)技術(shù)難度較高。使用激光表面熱處理，可以實(shí)現(xiàn)涂層改性。目前卡門哈斯激光的YLPN激光器，可實(shí)現(xiàn)金屬表面多種涂層的改性，在改變導(dǎo)電性、增加附著強(qiáng)度的同時(shí)保持材料不變形。
提供激光光學(xué)系統(tǒng)一站式解決方案
卡門哈斯激光科技(蘇州)有限公司成立于2016年2月，是一家激光光學(xué)元器件及激光光學(xué)系統(tǒng)解決方案集研發(fā)、生產(chǎn)、檢驗(yàn)、應(yīng)用測(cè)試、銷售于一體的國(guó)家高新技術(shù)企業(yè)。公司擁有一支專業(yè)和富有實(shí)際工業(yè)激光應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)的激光光學(xué)研發(fā)和技術(shù)團(tuán)隊(duì)，是國(guó)內(nèi)外少數(shù)具備從激光光學(xué)元器件到激光光學(xué)系統(tǒng)垂直整合的專業(yè)智造商。
目前卡門哈斯激光積極布局新能源汽車領(lǐng)域，包括氫燃料電池、動(dòng)力電池、扁線電機(jī)激光市場(chǎng)化應(yīng)用，為客戶提供激光光學(xué)系統(tǒng)一站式解決方案。主營(yíng)產(chǎn)品包括：激光掃描焊接系統(tǒng)、激光掃描清洗系統(tǒng)、激光切割系統(tǒng)、激光標(biāo)刻系統(tǒng)、激光深雕系統(tǒng)和大幅面3D動(dòng)態(tài)激光掃描系統(tǒng)。
于建兵介紹，卡門哈斯激光旨在將激光工藝的優(yōu)勢(shì)和新能源行業(yè)的產(chǎn)品制程工藝結(jié)合起來(lái)，發(fā)揮激光工藝的優(yōu)勢(shì)同時(shí)推動(dòng)產(chǎn)品的制造工藝進(jìn)一步提高。目前已實(shí)現(xiàn)對(duì)金屬雙極板表面清洗每秒1000mm²的清洗效率，同時(shí)保證產(chǎn)品不變形；其金屬雙極板焊接效率可達(dá)到每秒500mm，厚度T=0.1mm (sus316L) ，焊接有效熔深0.1<t<0.2mm，焊接表面寬度A<=0.25mm；薄膜切割可以實(shí)現(xiàn)200x400幅面的一次性切割，切割一致性大于95%，激光聚焦≤30um。
下一步，卡門哈斯激光計(jì)劃在石墨雙極板激光雕刻、金屬雙極板低凸起激光焊接和大幅面動(dòng)態(tài)激光切割系統(tǒng)對(duì)薄膜切割上進(jìn)一步提升工藝。卡門哈斯激光希望通過(guò)與氫燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)的激光設(shè)備集成商合作，一起探討激光加工解決方案，幫助企業(yè)達(dá)到降本增效的目的。
