作为国内领先的微细精密激光刻蚀设备制造商，元禄光电参与了国家重点研发计划“增材制造与激光制造”重点专项2024年度项目，牵头承担的“石墨双极板激光图形化精密制造技术应用（2024YFB4610400) ”项目成功立项。

元禄光电一直专注于高品质激光刻蚀装备研发，在新能源核心器材激光加工领域优势突出。此次牵头与华中科技大学合作，共同承担“石墨双极板激光图形化精密制造技术应用”项目。两家单位一直在激光加工领域合作紧密，共同攻克了诸多激光加工难题。参研成员专业背景涵盖本项目所需要的光、机、电、材等各个方向，特别在激光加工领域具有深厚的理论背景和实际工程研发经验。

项目背景

随着我国“3060”双碳目标的快速推进,氢能源在实现可持续发展中扮演着日益重要的角色。石墨材料因导电性好、耐腐蚀性好、比重小、寿命长等优点，成为氢燃料电池和氢储能装备核心部件--双极板的首选材料。降低双极板厚度和在表面加工高深宽比细密流道是提高氢能功率密度的必要条件。然而，由于机械强度低，石墨双极板的高深宽比细密流道加工一直面临技术瓶颈:传统的机加工和模压成形存在材料易崩裂、应力分布不均、良品率不高等，难以实现流道宽度小于 0.4mm 及厚度小于 1.4mm 的石墨双极板加工，因此亟需加工新方法。脉冲激光加工因无接触、制造精度和空间分辨率高、效率高、自由度大、不产生机械应力等特点，被认为是高效高质量制造石墨双极板图形化细密流道的最有前景的新方法，极具应用潜力。但微秒激光加工精度不高、超快激光由于等离子体屏蔽及纳米颗粒聚集效应导致槽底部平整度差且效率低，纳秒激光加工兼具效率和精度高的优势，但是目前大幅面加工尚存在加工精度特别是槽底部平整度与效率难以兼顾、复杂图形拼接精度不高、热应力大，亟需开展专用的大幅面高效率高精度石墨双极板激光图形化加工技术及装备研发。

技术突破

本项目创新性地提出采用五光束纳秒脉冲光纤激光器并行加工提高加工效率，研发工程化的大幅面高效率石墨双极板激光图形化技术和装备，实现石墨复合材料细密流道的高精高效低成本加工。

项目通过研究复杂图案流道高效率、高质量、低成本的石墨双极板激光图形化精密制造装备，促进氢能源的快速发展。

行业影响

项目将达到如下技术指标:最大加工幅面 520mm*420m，图形拼接精度优于).01mm，槽底部平整度士0.005mm(以 200mm*200mm 参考)，相比传统 CNC 工艺制造成本降低 30%,平均无故障运行时间>1000 小时,并在能源动力行业实现示范应用。项目的研发成功，可以丰富激光与颗粒类复合材料相互作用理论，相关关键技术还可为其他大幅面高精度图形化激光制造提供技术支撑。