Lasersysteme fördern Durchbruch der E-Mobilität

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Scanner plus Bildsensoren ermöglichen schlanke Fertigungsstationen

Es gibt noch weitere Prozessschritte, die der Laser bei der Batterieherstellung hervorragend meistert. Trumpf-Experte Kirchhoff berichtet: „Laser lassen sich einsetzen, um den Rahmen, der das Batteriezellenpaket umgibt, verzugsarm und damit vorteilhaft für die Wärmeleitung zu schweißen. Ebenso sind Laser heute das Standardwerkzeug, um prismatische Batteriezellen zu verschließen und diese danach auf Modulebene untereinander zu kontaktieren.“

Tibault Bautze, Leiter Technischer Vertrieb Blackbird Robotersysteme, konstatiert: „Gerade im Bereich der Elektromobilität ist für eine Vielzahl von Anwendungen eine stoffschlüssige Verbindung unterschiedlicher Materialien, wie etwa zwischen Kupfer und Aluminium, als Ersatz für mechanisch gefügte Verbindungen interessant.“ Statt verschraubt, wird nun die Aluminiumelektrode mit der Kupferableitung verschweißt.

„Dank des sehr gut fokussierbaren Lasers“, so Bautze weiter, „ lässt sich die Leistung zum Aufschmelzen mit einer sehr hohen Leistungsdichte in das Bauteil einbringen.“ Dadurch könne die Schweißnaht hochgenau platziert werden. Dies erlaube einerseits die Bearbeitung sehr kleiner Bauteile, andererseits könne dem Blackbird-Experten zufolge trotzdem ein Abstand zu wärmeempfindlichen Materialien, wie Kunststoffen, eingehalten werden.

„Vorteile sind unter anderem eine verbesserte elektrische Leitfähigkeit der Kontaktierung, ein gleichmäßiger Wärmeübergang und höhere mechanische Belastbarkeit“, erläutert Bautze. Er fährt fort: „Bei diesem Materialmix kann der Laser, vor allem in Verbindung mit einem Scanner, seine ganzen Vorteile beim Laserschweißen aufzeigen. In Kombination mit Bildsensoren zur Bauteillageerfassung sind sehr kurze Taktzeiten und schlanke Fertigungsstationen realisierbar, die mit konventionellen Fügeverfahren nicht erzielbar wären.“

Aluminium und Kupfer fordern Lasersysteme heraus

Aluminium und Kupfer sind Materialien, die das Licht sehr stark reflektieren. Deshalb sind Hersteller hier ganz besonders herausgefordert, Lasersysteme zu entwickeln, die effizient Photonenenergie in das Material einbringen. „Wir testen zusammen mit Strahlquellenherstellern Laser, die im Wellenlängenspektrum grün sowie blau arbeiten“, sagt Dr. Standfuß. Trumpf-Experte Kirchhoff stellt fest: „Neue Strahlformungskonzepte oder veränderte Wellenlängen wie grünes Laserlicht, reduzieren auch signifikant die Anzahl der Spritzer beim Schweißen von Kupferbauteilen.“

Leichtbauweise profitiert von Vielseitigkeit des Lasers

Leichtbauweise ist schon seit einigen Jahren in aller Munde, wenn es um die Automobilproduktion geht. Gerade auch bei Elektroautos spielt sie eine wichtige Rolle. „Durch Leichtbau soll zum einen das hohe Gewicht der Batterieelemente kompensiert und zum anderen die nötigte Antriebsenergie reduziert werden. Hier kann der Laser zum Fügen und Schneiden neuartiger Materialien für den Leichtbau eingesetzt werden“, betont Georg Hofner, Sprecher der Geschäftsführung von SCANLAB.

Doch er sieht noch weitere Laserapplikationen wie die Bauteilreinigung vor dem Kleben oder Schweißen und auch Härten von Bauteilen. „Diese Vielseitigkeit des Lasers ist für zukünftige Leichtbaumaterialien eine Notwendigkeit, um wirtschaftlich fertigen zu können“, so Hofner weiter.

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