【事例紹介】燃料電池バイポーラプレートの微細構造を捉える、Hexagonの最先端CMMソリューション

アプリケアプリケーションレポート バイポーラプレートの高精度非接触検煩雑な 複雑な測定で精度を最大化 燃料電池構成部品 HexagonのLeitz Reference Flexibility メーカーがより環境に配慮したプロセスおよびプロダクトの CMM高度光学系ホワイトライトセンサー・テ 需要育成の支援に動きだす中高分子電解質細胞膜燃料電池 (PEMFC)はeMobilityの代替エネルギー源として有望視されて クノロジーを使用するHP-OWで、バイポーラ います。 バイポーラプレートはPEMFCの重要なコンポーネン プレートのフロー・フィールド微細構造の高 トですが、非常に煩雑な精密部品です。したがってこれらの部 品の機能および品質の保証には、精度要件を満たし、かつ検 精度サンプル検査を実施 査中の部品を損傷から保護できる検査ソリューションが必要 となります。

燃料電池は、水素と酸素を水に変換することで電気エネルギー 材料厚みの機能的重要性は、このアプリケーションの難易度を を生成し、温室効果ガスを発生させません燃料電池は、e-バス さらに高めています。部品固定および柔軟なセンサー・ソリュー およびe-トラックなどの大型車両のバッテリー電気自動車のた ションでアクセシビリティを最大化することが必要となるため めの燃料の典型的な選択肢となってきましたが、このテクノロジ です。 さらに、バイポーラプレートはグラファイトあるいは敏 ーは充電時間と最大走行距離の点から有利なため、電気乗用 感または反射面のある金属コーティングなど難度の高い材料 車でも利用が進んでいます。 用が進んでいます。 これらはアプ で作られています。 リケーションとして、燃料電池の加熱装置に実装することもでき ます。バイポーラプレートは、水素と酸素の分配を行い、セルと 熱管理装置間の電気的伝導を提供するなど、このテクノロジー の多数の重要な機能に役立ちます。 不均等なフロー分布や、平 センサー・テクノロジーを組み合わせ最大の 面の平坦度偏差がある場合、耐用寿命が短くなってしまい、ガ スの反応が縮小され、スタック性能が低下し、燃料電池の劣化 精度および効率を実現 が加速します。 つまりバイポーラプレートは燃料電池の機能お よび耐用寿命に大きな影響を及ぼします。 燃料スタックには、大量のバイポーラプレートが設置されていま バイポーラプレートの検査では、接触・非接触センサーの両 す(約200～400枚のプレート)。こうした集約化を行うプレート 方で、さまざまな機能や材料のニーズに合わせた最良のアプ は、典型的に厚さが0.1- 2mmの薄い精密部品です。 適切なガ ローチを提供する柔軟なソリューションが必要となります。 ス分布を保証するために最も重大な特徴は、バイポーラプレー Hexagonの高精度Leitz Reference Flexibility座標測定機 トのフロー・フィールドです。 これは、急勾配フランク角で、サ (CMM)は、HH-AS8-OWT2.5自動回転ヘッド、HP-OW-2.14クロ ブミリメートル範囲の少流量チャネルの形を取る正確な微細構 マチックホワイトライトセンサーおよびHP-S-X1Hスキャニング 造です。 プローブヘッドの理想的なセンサー・ソリューションを組み合わ せたマルチセンサー能力を提供します;。 バイポーラプレートの測定は最大の精度を要求します。また、典 型的に様々な特徴に対する許容差は厳格で、20-30μmの間と バイポーラプレートの微細構造フロー・フィールドは、ショート なります。 チャネル幅および深さ、ピッチ、フランク角およびプ サイクルの高精度および再現性を提示するHP-OWクロマチッ レート平坦度などの寸法パラメータ、またプレート・サイズおよ クホワイトライトセンサーで測定されます。 部品の両側でフロ びインレット/アウトレットフォームおよび位置のような幾何学的 ー・フィールド・チャネル微細構造の検査を行う際に、2.5°のリ はすべて品質の保証が必要です。 フロー・フィールド・チャネル ストは、12 000を超える個別のセンサー位置および広い受光角 は角度が急であるため、従来の検査方法ではアクセスが困難で 度(±30°)で、必要とされる柔軟性およびアクセシビリティを提供 す。また、材料厚み均質で変動がないことも必要です。 します。 クロマチックホワイトライトセンサーテクノロジーは、 2 Manufacturing Intelligence hexagon.com

曲げ効果、引っ掻き、あるいはその他の脆弱な部品およびその 機密表面に影響する損傷がないことを必要とする場合に最適 となります。 さらに、光学センサーは優れたスループットおよび高い点密度 を提供します。 これは直線のスキャニングラインでチャネルの 上下面を捕らえます。 小さな微細構造の検査で、光学センサ ーは2mmの大きな測定範囲により連続的な直線のスキャニン グライン内でチャネルの高さおよびピッチを捕らえます。 +30° および-30°の角度の位置に配置し、さらにチャネル底面に対し 85°までの角度となる非常に鋭角なフロー・フィールド・チャネル のフランクも測定できます。 0°+30°および-30°の角度位置の 個々の走査線は強力なQUINDOSパッケージ・ソフトの中で分 割・合併されます。 これは、チャネル幅、フランク角あるいはプ ロフィール・フォームなどの以後の評価の基礎を提供、フィール ド輪郭線の生成を可能にします。 さらにHP-OWは、部品の反対側面の追加プロフィール走査(リス トの180°回転でアクセス可能)が可能で、材料の厚みの測定理 想的です。 部品の各側からのフロー・フィールド・プロフィール 走査に基づいて、走査線の定義されたポイント間の対角の距離 を評価することでQUINDOS内で材料の厚みを決定することが できます。 形状測定も難度は緩和されるとはいえ、高い精度を要求しま す。 精度が要求されますこれらの特徴は、極めて高精度のHP- S-X1H接触スキャンプローブヘッドを使用して、同じ検査手順内 でキャプチャできます。 さらに時間および手動の手間を節約す るため、インデックス可能な回転ヘッド上で、自動的にセンサー を交換できます。 このように、Hexagonは、ハイエンドの燃料 電池バイポーラプレートの品質の保証に、完全な高精度測定ソ リューションをご提供いたします。

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