液压成型会是未来燃料电池金属双极板的主流加工工艺？

DOE 2018年基准系统假设使用级进式冲压来形成不锈钢双极板。然而，液压成型也是一种可行的替代方案，以形成非常薄的金属板，并且发现在高产量下，其成本可能低于极进式冲压。因此，Strategy Analysis Co.Ltd.选择使用液压成型作为2020年和2025年未来案例的成型方法。比利时Borit NV(Hydrogate?工艺)和德国Graebener Maschinentechnik GmbH&Co.KG(PowerTower?工艺)在设备成本和加工条件方面的投入结合起来，构建了双极板液压成型的代表性模型。

SA还评估了由Cell Impact AB（瑞典）实施的用于双极板制造的高速绝热成型(HVAF)工艺。HVAF利用高速液压活塞以约8m/s的速度移动，将形状特征冲压到板材中。HVAF已被证明在成本上与液压成型非常相似，并且与液压成型相比，它还能形成更复杂的设计。有关HVAF的更多详细信息，请参阅SA的2017年年度 告。

液压成型工艺将连续金属metal coil与静液压机相结合，形成低残余应力极板。与传统冲压机相比，液压成型工艺提供：

由于液压成型工艺使用高压流体使钣金零件变形，因此不适用于穿孔操作。因此，必须在分离操作中进行BPP歧管孔的切割和零件的切割。高精度激光切割目前用于中小型生产量，但机械切割（即用于歧管冲击和边缘修整的冲压机）预计用于更高的产量。（成型的BPP的卷取被认为是不可行的，因为它会使流场变形：因此，任何冲压操作都必须与液压成型工艺同步进行。）与吨位相比，用于切割歧管和修剪零件的压机吨位较低，流场形成所需。因此，预计冲压机非常小且（相对）便宜。预计所有冲压特征都将在单个模具中捕获。在非常大的批量中，将切割步骤集成到液压成型步骤中可能具有成本效益，但这尚未得到证明，也未在任何系统中进行成本建模。

图1和图2对比了传统的5阶段在线级进模冲压工艺序列与通用液压成型工艺（随后是用于歧管成型和零件切断的常规冲压操作）。如图所示，液压成型工艺在压力机和模具的设备成本方面具有相当大的优势。液压成型较慢的成型速度所带来的成本影响被每冲程成型的零件数量增加所抵消。总体而言，液压成型工艺预计在所有生产率下都能降低零件成本。在50万个系统/年中，与基准冲压相比，液压成型可将成本降低近1美元/千瓦。尽管液压成型的成本较低，但2018年基准系统选择了级进模冲压，因为它目前是金属BPP生产中最常用的工艺。

图1 级进模冲压与通用液压成型工艺的参数比较

图2 级进模冲压与液压成型工艺的成本比较

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