Das fotochemische Ätzen (PCE) erweist sich als die effizienteste und kostengünstigste verfügbare Fertigungstechnologie für die Herstellung von Plattenwärmetauschern. Ein wichtiger Anwendungsbereich für solche Platten sind Brennstoffzellen, bei denen Materialien wie Edelstahl, Aluminium, Nickel, Titan, Kupfer sowie verschiedene Speziallegierungen eingesetzt werden. Metallische Platten bieten in Brennstoffzellen zahlreiche Vorteile: Sie sind äußerst robust und gewährleisten gleichzeitig eine hervorragende Leitfähigkeit für eine effiziente Kühlung.
PCE stellt bei Plattenanwendungen eine attraktive Alternative zu Stanz- und Zerspanungsverfahren dar, da das Verfahren durch den Erhalt der Materialeigenschaften, gratfreie und spannungsfreie Bauteile mit sauberen Konturen sowie das Fehlen von Wärmeeinflusszonen gekennzeichnet ist. Darüber hinaus erzeugt das flüssige Ätzmedium optimale Strukturen für die in den Platten verwendeten Kühlmedien. Diese Strukturen weisen keine scharfen Kanten oder Ecken auf, die anfällig für Korrosion sein könnten.
Häufig weisen beide Seiten von Plattenwärmetauschern äußerst komplexe Strukturen auf, die mit Stanz- oder Zerspanungsverfahren teilweise nicht realisierbar sind, jedoch mit PCE problemlos hergestellt werden können. Zudem ermöglicht PCE die gleichzeitige Bearbeitung beider Plattenseiten, was erhebliche Kosteneinsparungen mit sich bringt. Das Verfahren ist auf verschiedene Metalle anwendbar, darunter Edelstahl, Inconel 617, Aluminium und Titan.
Ein weiterer wichtiger Faktor bei der Wahl des Fertigungsverfahrens ist die Materialdicke. Konventionelle Verfahren stoßen bei der Bearbeitung dünner Metalle oft an ihre Grenzen: Stanzen und Lochen sind in vielen Fällen ungeeignet, während Laser- und Wasserstrahlschneiden zu unerwünschten Wärmeeinwirkungen bzw. Materialausfransungen führen können.
PCE hingegen eignet sich für unterschiedliche Materialstärken und zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass auch sehr dünne Metallbleche – wie sie in Plattenwärmetauschern verwendet werden – ohne Beeinträchtigung der Planheit bearbeitet werden können, was für die Bauteilintegrität entscheidend ist. Bei dünnen Blechen ermöglicht PCE kürzere Stapelhöhen, und es entstehen keine richtungsabhängigen Oberflächenstrukturen in den Kanälen. Profilierung und Kanalstrukturen können gleichzeitig erzeugt werden. Dabei ist zu beachten, dass beim Stanzen das Metall zur Kanalbildung verformt wird, während PCE exakt die benötigte Materialmenge entfernt, um die gewünschten Kanäle zu erzeugen.
Der PCE-Prozess gewährleistet reproduzierbare Toleranzen bei allen kritischen Plattenabmessungen, einschließlich der Tiefe der Gasführungen und der Geometrie der Verteiler, und ermöglicht die Herstellung von Bauteilen gemäß strengen Druckverlustanforderungen.
