Duitse teamexperimenten bewijzen: Green Light Laser Automotive Electronics Lassen kan grondstoffen aanzienlijk besparen

Een samenwerkend Duits onderzoeksteam heeft onlangs een vooruitgang aangekondigd waarin ze hebben samengewerkt om het meest gedetailleerde inzicht te geven in het laserlasproces tot nu toe. Het gezamenlijke team heeft voor het eerst duidelijk aangetoond dat grondstof kan worden bespaard bij het lassen van hoogwaardige elektronica door het gebruik van lasers met groene golflengte.
Het team bevat de resultaten van een onderzoek dat is uitgevoerd in samenwerking tussen TRUMPF, de Fraunhofer ILT en DESY, een groot onderzoeksinstituut voor deeltjesfysica van de Duitse Helmholtz Association. Elk elektrisch voertuig is uitgerust met hoogwaardige elektronica als sleuteltechnologie die zorgt voor optimale prestaties van de batterij en de motor.
Verschillende van de bovengenoemde bedrijven en instellingen werken samen aan laserlasprocessen voor de fabricage van elektrische voertuigen, waarbij zij hun zeer gespecialiseerde kennis van respectievelijk röntgenstralen, laserbronnen en lasprocessen inbrengen. Ze hebben ontdekt dat bij het gebruik van lasers met groene golflengte de geproduceerde hoeveelheid afval veel lager is dan bij andere laserlasprocessen, waardoor autofabrikanten aanzienlijke besparingen op grondstoffen kunnen realiseren en kunnen profiteren van een duurzamere productie.
Tijdens het onderzoek maakten ze hogesnelheidsbeelden met een snelheid van enkele duizenden tot 10,000 frames per seconde, in de hoop deeltjesgaspedaalröntgenstralen te gebruiken om te bestuderen om precies te begrijpen wat het verschil in koperlasresultaten veroorzaakt.
Marc Hummel, een wetenschapper aan het Fraunhofer Institute of Technology (Fraunhofer ILT), merkte op dat een stabiel lasproces belangrijk is omdat fabrikanten van elektrische voertuigen vaak miljarden hoogwaardige verbindingen moeten maken. In de toekomst zijn TRUMPF en Fraunhofer ILT van plan hun onderzoek uit te breiden naar andere gebieden, zoals 3D-printen, lasersnijden en ultrakortpulslaserponsen, en om andere industriële partners in de bovengenoemde samenwerkingsteams op te nemen.
Lagere uitvalpercentages met lasers met groene golflengte
Het fabricageproces van elektrische voertuigen vormt een zeer grote uitdaging voor de lasertechnologie. Koper is het belangrijkste materiaal voor de fabricage van de kerncomponenten van elektrische voertuigen, een non-ferrometaal dat slechts ongeveer 5 procent van de laserstraling in het nabij-infraroodbereik (NIR) absorbeert en een zeer goede thermische geleidbaarheid heeft. Helaas kunnen beide eigenschappen aanzienlijke problemen veroorzaken bij het solderen. Daarom vereisen deze processen meestal een daaropvolgende nauwkeurige nucleaire controle.
Naast NIR-lasers zijn er ook groene golflengtelasers beschikbaar in het productportfolio van Trumpf. Lasers met groene golflengten zijn de oplossing voor dit probleem", zegt Mauritz Mοller, manager van de auto-industrie van Trumpf. Met deze lasers kan koper zelfs beter worden gelast."
Koper absorbeert groene golflengten veel beter dan infrarood. Doordat het materiaal sneller op smelttemperatuur komt, komt het lasproces ook sneller op gang en is er minder laservermogen nodig. Tot slot resulteert een stabieler lasproces ook in lagere uitvalpercentages, wat bijdraagt ​​aan een duurzamere productie.
Experimenten met deeltjesgaspedaal
Om het lasproces in detail te bestuderen, zijn experts van het Fraunhofer Instituut voor Industriële Technologie in Duitsland een samenwerking aangegaan met het Instituut voor Lasertechnologie van de RWTH Universiteit van Aken in Duitsland, waar ze DESY's PETRA III X-ray lichtbron gebruiken in een experimentele opstelling in het Helmholtz Center in Duitsland.
Marc Hummel legt uit: "Conventionele methoden kunnen eigenlijk alleen de elektromagnetische emissie van het plasma zien. Met de straling van DESY kunnen we niet alleen de binnenkant van het smelten zien, maar kunnen we zelfs de dynamiek van het smelten in realtime zien."
Daartoe bestudeerde het team van Fraunhofer ILT en Trumpf het laserlasproces bij DESY met behulp van twee verschillende lasersystemen (nabij-infraroodlaser en groene golflengtelaser). Mauritz Mοller zei: "Voor ons is dit een geweldige kans om de lasproces van industriële onderdelen. Bijvoorbeeld hoe spatten en porositeit ontstaan ​​en hoe de hitte van het lasproces gevoelige onderdelen zoals elektronische componenten aantast."