Laser-Mikroschweißen für die Elektromobilität
Beim Lasermikrofügen steht dem Anwender eine breite Palette von Strahlquellen mit Wellenlängen von Infrarot bis Ultraviolett zur Verfügung. Dabei erlaubt auch die Prozesstechnik deutliche Entwicklungssprünge beim Schweißen von Kupfer oder Aluminium mit hoher Zuverlässigkeit.
Ringoptik zum Schweißen von zylindrischen Zellen mit blauer Laserstrahlung
Mit der weltweit steigenden Nachfrage nach E-Autos plant nicht nur Tesla den Einstieg in die Großserie. Dies erfordert allerdings ein Umdenken bei der Verbindung der Batteriezellen zu Batteriemodulen: Zwar haben sich auch andere Schweißverfahren wie das Ultraschall- oder Widerstandsschweißen bewährt. Beim Mikrofügen spricht jedoch vieles für den Siegeszug des Lasers. »Er arbeitet berührungslos und sehr materialschonend«, erklärt André Häusler, Teamleiter für das Mikrofügen von metallischen Werkstoffen am Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT in Aachen: »Die thermische Energie lässt sich lokal gezielt einbringen, sodass die innere Zellchemie nicht beschädigt wird. Hinzu kommt, dass sich der laserbasierte Fügeprozess sehr gut automatisieren lässt.«
Die Elektromobilität stellt sehr hohe Anforderungen an die Fügetechnik: So sind bei Batterien und Elektroantrieben Werkstoffe wie Kupfer oder Aluminium gefragt, die bei Verbrennern kaum eine Rolle spielen. Hohe elektrische Leitfähigkeit besitzt zwar auch Silber, dieser Werkstoff wird wegen seines hohen Preises jedoch fast nie verbaut.
Grüne und blaue Laser sind im Kommen
Weil sich übliche Infrarotlaser mit einer Wellenlänge von etwa 1 µm zum Schweißen dieser Werkstoffe wegen der typisch niedrigen Absorptionsraten von ein bis sechs Prozent nicht immer eignen, kommen zunehmend auch grüne beziehungsweise blaue Laser zum Einsatz (Bilder 1 und 2). So setzt beispielsweise das Unternehmen Laserline aus Mülheim-Kärlich auf direktstrahlende blaue Diodenlaser mit einer Wellenlänge von 450 nm, weil diese einen höheren Wirkungsgrad als übliche grüne Laser besitzen. Das Verfahren kann zum Beispiel Kupfer mit einer hohen Absorptionsrate von bis zu 65 Prozent schweißen. […]
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Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT
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