Superando los desafíos de la fabricación de placas frías
La industria de fabricación de placas frías avanza continuamente, priorizando la eficiencia y la innovación. Sin embargo, a pesar de estos avances, el sector enfrenta varios desafíos, desde posibles fugas que amenazan sistemas de enfriamiento completos, la necesidad urgente de mejorar la eficiencia de la gestión térmica, el imperativo de reducir drásticamente los costos en un mercado competitivo, hasta garantizar la resistencia de las placas frías en condiciones extremas. ¿Cómo puede la industria abordar estos desafíos mientras continúa su trayectoria de progreso?
Entendiendo los puntos críticos de la placa fría con refrigeración por líquido
Riesgos de fugas en la fabricación de placas frías
La industria de fabricación de placas frías enfrenta desafíos críticos, especialmente el riesgo de fugas. Incluso las fugas más pequeñas pueden alterar gravemente los sistemas de refrigeración, lo que provoca problemas operativos, un aumento de los costes de reparación y posibles daños a largo plazo en la reputación de una empresa, especialmente cuando es vital disponer de una refrigeración fiable.
Resistencia de la placa fría líquida
Paralelamente a este problema se encuentra la cuestión de la resistencia de la placa. La resistencia de la placa es crucial en los entornos exigentes donde se necesitan placas frías.
Los fabricantes buscan garantizar la longevidad al mejorar esta resistencia, a menudo requiriendo materiales o técnicas más duraderos y costosos. El dilema radica en equilibrar durabilidad, rendimiento y coste.
Placa fría líquida grande soldada por FSW: 500 x 500 x 60 mm
Tiempo de soldadura: 10 min
Mejora de la gestión térmica de las placas frías
Placa fría líquida fina: espesor total de 3 mm con soldadura de traslape de 3 láminas de aluminio de 1 mm en un solo paso
Tiempo de soldadura: 2 min
La gestión térmica es crucial a medida que aumenta la demanda de baterías de alto rendimiento y eficiencia energética. Aunque la industria tiene como objetivo duplicar la eficiencia térmica de las placas frías, el desafío es alcanzar este objetivo sin aumentar significativamente los costos o complicar el proceso de producción.
Costos de producción de la placa fría
En la fabricación de placas frías, destaca la urgente necesidad de reducción de costos. El objetivo de una reducción de diez veces requiere importantes innovaciones en el diseño, la elección de materiales, los métodos de producción y una revisión completa de la cadena de suministro.
Cada una de las cuestiones destacadas es compleja por sí sola. Sin embargo, vistos en conjunto, requieren una estrategia global y unificada. En las próximas secciones, analizaremos varias placas frías y cómo el innovador método de soldadura por fricción-agitación puede resolver estos problemas.
Tipos comunes de placas frías: visión general y desafíos específicos
Las placas frías presentan diferentes diseños adaptados a usos específicos. Su método de fabricación, los materiales elegidos y su diseño determinan en gran medida su eficiencia, precio y adecuación para ciertas aplicaciones. En esta sección, examinaremos los tipos de placas frías más comunes, señalando sus características únicas y los desafíos que enfrentan.
Placa fría líquida tubular
Las placas frías líquidas tubulares se enfrentan a retos debido a su diseño, que limita la alta densidad de canales y, en consecuencia, el rendimiento de la refrigeración. El proceso de fabricación, que involucra la flexión de tubos, la aplicación de pasta térmica y la hidroconformación, puede afectar la fiabilidad si no se realiza con precisión. Además, unir tubos de cobre a placas de aluminio implica riesgos de corrosión bimetálica, afectando la eficiencia y durabilidad de la placa, especialmente en condiciones adversas. Esto resalta la necesidad de innovaciones en el diseño y producción de placas frías líquidas tubulares para mejorar su rendimiento y fiabilidad.
3D de placa fría líquida tubular
Placa fría con taladrado profundo
Las placas frías ensambladas mediante taladrado profundo ofrecen beneficios, pero tienen limitaciones de diseño, especialmente en cuanto a la flexibilidad de la superficie de enfriamiento debido a las trayectorias rectas del líquido. Esto limita la eficiencia de enfriamiento para aplicaciones complejas. Fabricar placas de más de 500mm con este proceso resulta desafiante en términos de precisión y eficiencia. Además, sus conectores son propensos a fugas, lo que podría dañar los componentes que enfrían. Estos desafíos subrayan la necesidad de innovación en el diseño y producción de estas placas frías.
3D de placa fría con taladrado profundo
Placa fría líquida ensamblada mediante fundición
Las placas frías ensambladas mediante fundición se construyen a partir de componentes que se sueldan en una unidad sólida, un proceso que puede ser costoso y requerir habilidades especializadas. El equipo costoso, como los hornos de vacío que cuestan más de €1M, aumenta los costos, al igual que el tratamiento superficial y el mantenimiento. El ciclo de soldadura de 8 horas es largo y solo permite producción por lotes, con limitaciones de tamaño que afectan la productividad. Además, cualquier defecto en la soldadura puede representar riesgos en servicios futuros. Estos factores resaltan los desafíos en el costo, diseño, producción y seguridad de las placas frías ensambladas mediante fundición.
Cada tipo de placa fría ofrece sus propias ventajas y desafíos. Comprender esto es esencial cuando se buscan respuestas a los problemas mencionados anteriormente. En la siguiente sección, nos adentraremos en la soldadura por fricción-agitación, una técnica emergente que promete abordar estos obstáculos prevalentes en la industria.
Soldadura por fricción-agitación: una solución prometedora
A medida que los fabricantes abordan los problemas urgentes en la producción de placas frías, surgen soluciones innovadoras. La soldadura por Fricción-Agitación (FSW, por sus siglas en inglés), una técnica de unión en estado sólido, se destaca como un método prometedor, aportando numerosas ventajas a la fabricación de placas frías.
Entendiendo la Soldadura por Fricción-Agitación
FSW es un proceso que utiliza una herramienta para generar calor por fricción y agitar mecánicamente los materiales entre sí. El calor generado hace que los materiales se vuelvan maleables y les permite fusionarse sin fundirse, formando una soldadura de alta resistencia y calidad al enfriarse.
Ventajas de la Soldadura por Fricción-Agitación para el ensamblaje de placas frías
La Soldadura por Fricción-Agitación (FSW) se destaca como una técnica pionera en el ámbito de la producción de placas frías, ofreciendo ventajas significativas sobre los métodos de soldadura tradicionales. Al frente de sus beneficios está su impecable integridad; el método FSW garantiza un resultado 100% libre de fugas, un testimonio de su proceso en estado sólido que erradica cualquier problema de porosidad. En cuanto a consideraciones de coste, FSW surge como líder indiscutible, siendo de 2 a 10 veces más económico que enfoques establecidos como la tubería de cobre, la fundición o la soldadura convencional.
Placa fría liquida estándar: 200x50x20mm
Tiempo de soldadura 3min
Placa fría líquida estándar: 600x10x22mm
Tiempo de soldadura: 5min
En términos de durabilidad, las placas producidas usando FSW muestran una resistencia excepcional, soportando presiones de hasta 4300 psi (o 300 bar) sin necesitar ningún tratamiento térmico posterior. Diseñar con FSW es una tarea sencilla; los fabricantes pueden acceder fácilmente a pautas de diseño gratuitas o incluso solicitar un análisis de pieza para obtener información más detallada. El rendimiento térmico alcanzado con FSW es inigualable, principalmente debido al acceso que proporciona a materiales de alta conductividad térmica como AA1050 y cobre. Esto, combinado con sus atributos de diseño sencillos y su unión metalúrgica, garantiza una gestión térmica superior.
Para saber más sobre la placa fría líquida soldada por FSW, no te pierdas nuestro vídeo al respecto: Gestión térmica – placas frías líquidas soldadas por FSW.
Una de las características más destacadas de la FSW es su eficacia, que se refleja en unos plazos de entrega notablemente cortos. Todo el proceso de fabricación puede integrarse perfectamente en una máquina CNC, y su facilidad de uso significa que con sólo dos días de formación se puede aprovechar todo su potencial. En definitiva, la FSW está revolucionando la producción de placas frías, simplificando las complejidades al tiempo que aumenta la eficacia y la rentabilidad.
Solución FSW aplicada a puntos problemáticos
Impacto de la tecnología FSW en los puntos problemáticos de las placas frías líquidas
Al abordar los puntos débiles de la fabricación de placas frías, la soldadura por fricción-agitación (FSW) surge como una solución transformadora. Esta técnica genera un cordón de soldadura uniforme y de alta calidad que reduce drásticamente el riesgo de fugas, garantizando la integridad del producto y disminuyendo las posibilidades de contratiempos operativos y los gastos posteriores.
Te animamos a ver nuestro video sobre la placa fría líquida fina para entender por qué la tecnología FSW proporciona un 100% de sellado para la placa fría.
Una de las características destacadas del FSW es su capacidad para conservar las propiedades térmicas originales de los materiales, ya que no los funde. Esta conservación mejora el rendimiento térmico del producto final, potencialmente duplicando la eficiencia en la gestión térmica de las placas frías.
Además, la resistencia de las placas frías se beneficia de la soldadura FSW de alta resistencia y sin vacíos, aumentando su durabilidad y extendiendo la vida útil de los sistemas de enfriamiento en los que se incorporan. En el frente económico, el FSW demuestra ser un cambio revolucionario. Su potencial para la automatización reduce los costos laborales, mientras que su minimización de residuos reduce los gastos en materiales. La repetibilidad y calidad de la técnica reducen aún más los costos relacionados con retoques y problemas de garantía. Cabe destacar además que el FSW destaca por ser de 2 a 10 veces más rentable que métodos tradicionales como el tubo de cobre, la fundición o la soldadura convencional. A medida que las industrias apuntan a objetivos ambiciosos como una reducción de costos de diez veces, el FSW se posiciona con confianza como un jugador clave para lograr este objetivo.
Placa circular fría liquida: tapa fabricada en 6061-T6 y carcasa en 5754-H111
Tiempo de soldadura: 1min
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La adopción de la soldadura por fricción-agitación no solo afecta el diseño de su placa fría, sino también su proceso de fabricación, coste y la seguridad de sus equipos.
Para aprender más sobre estos temas, descargue nuestro libro blanco dedicado a los desafíos asociados de las placas frías.
