為綠色未來而刻畫
化學刻蝕技術可能不會成為頭條新聞,但它正悄悄為一些最先進的技術提供動力,從衛星到氫燃料系統。通過受控化學反應精確去除金屬,制造出復雜且無應力的部件,是傳統方法如沖壓或激光切割無法匹敵的(見圖1)。

1. 化學刻蝕可以制造復雜且無應力的部件。
然而,隨著對高復雜元件需求的持續增長,蝕刻正逐漸成為備受關注的關鍵角色。這一轉變在多個行業的能源系統中表現得尤為明顯。
面向航天領域的零部件制造
最近的調查顯示,公共機構和私營運營商的太空任務數量激增。這帶來了對小而關鍵部件的需求,比如用于鋰離子電池、用于衛星和探測器研究系外行星的薄鎳互連。
雖然這些組件聽起來簡單,但它們的應用遠非如此。它們被用于為深空極端環境設計的系統,比如火星探測車等項目。這款遙控機器人飛行器旨在探索火星表面以及即將于2028年發射的ExoMars任務,該任務旨在尋找火星上過去生命的跡象。
這就是工程學中最艱難的體現。這不是大量生產簡單零件,而是快速、靈活且精準地處理專業材料,避免毛刺和應力。化學蝕刻非常適合此,因為它降低了模具成本,允許快速設計變更,適合高精度且無誤的加工。
航空航天融合了傳統技術與面向未來的技術。如今的創新不僅限于電動或氫能飛機,還包括使現有內燃機更清潔、更高效。
熱管理是該領域的重點領域。緊湊型鋁制熱交換器依賴于飛機發動機中用于蝕刻的鋁流板,以更高效率管理冷卻氣流。這些板材具有復雜的通道設計,正在演變為氫氣系統中的燃料電池雙極板。它們并非推測;他們已經在市場上待了十多年。然而,不斷演進的制造能力正在幫助重新審視并優化下一代產品。
這項技術的應用場景同樣延伸至陸地交通工具。電動汽車與氫燃料系統常被視為競爭對手,但從全局視角來看,二者實則高度互補,只是各自的優勢適用場景有所不同。歐洲國際清潔運輸理事會(ICCT)的研究表明,只要使用可再生氫能,氫燃料電池汽車(FCEV)的全生命周期排放量有望比傳統內燃機汽車減少 79%,這一減排效果略優于使用可再生電力的純電動汽車(BEV)。
當然,這并不意味著氫能會全面取代純電動技術。未來的市場格局更可能是二者并存:純電動汽車將主導乘用車市場,而氫能則會在重型運輸、長途物流與商用車隊領域占據一席之地。
支撐這兩類技術的核心,是一套以 “能量連接” 為核心的系統 —— 而非數據連接。無論是電池組、燃料電池還是換熱器,都依賴匯流排、雙極板、印刷電路換熱器等蝕刻零部件,實現能量傳輸與熱管理功能。
在氫能領域,蝕刻工藝的應用貫穿產業鏈上下游:既可以制造用于電解水制氫的極板,也能生產用于氫氣壓縮與加注的換熱器流道板。這套技術原理同樣適用于氫燃料卡車,以及采用燃料電池系統的新一代飛行器。
值得關注的是,從傳統汽車制造到氫能與電動汽車領域的轉型,蝕刻工藝的應用是水到渠成的。在燃油車時代,蝕刻工藝就已廣泛用于噴油嘴部件與發動機艙內的各類精密零件制造;如今,這項工藝又成為燃料電池、電動汽車電池連接系統乃至整個氫能生態的核心制造技術。不同于燃油車時代追求的 “漸進式能效提升”,當下的技術升級關乎能源轉型的全局 —— 氫能絕非配角,而是能源轉型拼圖中的關鍵一塊。
面向自動駕駛汽車領域的零部件制造
這種技術的跨界應用,同樣體現在自動駕駛汽車領域。例如,在美國,蝕刻工藝制造的銅制匯流排已被用于自動駕駛出租車的電池組。而在英國,隨著《自動駕駛車輛法案》于 2027 年底正式生效,自動駕駛出租車也將迎來全面推廣。這類車輛的電池組安裝在乘客座椅下方,由多排 AA 電池尺寸的電芯組成,電芯之間通過精密蝕刻的匯流排連接。這些匯流排上設計有斷點,可在電芯故障時實現隔離,避免整個電池組癱瘓。
這是典型的預量產階段研發場景:需要在嚴格的交付周期內,小批量生產數千件規格可能隨時調整的零部件。化學蝕刻工藝在這類場景中優勢凸顯 —— 兼具加工速度、精度與靈活性。盡管這類零部件未來可能會轉向大規模沖壓生產,但在設計尚未定型的研發初期,蝕刻工藝是無可替代的選擇。
此外,一個更值得關注的行業趨勢是:自動駕駛汽車電池所采用的技術,與衛星電池技術在結構上高度相似。應用場景雖有天壤之別,但對 “能量連接、傳導與控制” 的工程需求是一致的。與航天領域不同的是,自動駕駛汽車相關零部件的研發階段產量仍停留在數千件級別,之后才會逐步轉向更高產量的制造工藝。
跨領域的技術融合趨勢
這里的基本信息是存在行業趨同。太空、空氣、陸地和海洋的能量系統都由相同的基本力決定。這包括對更清潔動力的需求、設計靈活性的需求,以及快速交付的壓力。化學刻蝕可以支持快速原型制作,實現高精度且不帶來應力,并能覆蓋多種材料,非常適合現代工程的速度和復雜性(見圖2)。

2. 化學刻蝕支持快速成型,實現高精度且不帶來應力,并適用于多種材料。
從衛星用純鎳部件,到電動汽車用銅制部件,再到航天級特種合金部件,蝕刻工藝在不同應用場景中都能保持穩定一致的加工精度。能源,是串聯起航天、汽車等多個領域技術進步的主線。所謂的 “未來” 并非遙不可及 —— 在許多領域,基于蝕刻工藝的綠色能源技術,已經投入量產應用。




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