Эксперименты немецкой команды доказывают: лазерная сварка автомобильной электроники с зеленым светом может значительно сэкономить сырье

Совместная немецкая исследовательская группа недавно объявила о прогрессе, над которым они работали вместе, чтобы предоставить наиболее подробное представление о процессе лазерной сварки на сегодняшний день. Совместная команда впервые наглядно продемонстрировала, что при сварке высокопроизводительной электроники можно сэкономить сырье за ​​счет использования лазеров с зеленой длиной волны.
Команда включает в себя результаты исследования, проведенного в сотрудничестве между TRUMPF, Fraunhofer ILT и DESY, крупным исследовательским институтом физики элементарных частиц Немецкой ассоциации Гельмгольца. Каждый электромобиль оснащен высокопроизводительной электроникой в ​​качестве ключевой технологии, обеспечивающей оптимальную работу аккумулятора и двигателя.
Несколько компаний и учреждений, упомянутых выше, совместно работают над процессами лазерной сварки для производства электромобилей, делясь своими узкоспециализированными знаниями в области рентгеновских лучей, лазерных источников и процессов сварки, соответственно. Они обнаружили, что при использовании лазеров с зеленой длиной волны количество образующегося брака намного ниже, чем при других процессах лазерной сварки, что помогает автопроизводителям добиться значительной экономии сырья и способствует более устойчивому производству.
Во время исследования они делали высокоскоростные изображения со скоростью от нескольких тысяч до 10 000 кадров в секунду, надеясь использовать рентгеновские лучи педали газа, чтобы понять, что именно вызывает разницу в результатах сварки меди.
Марк Хаммель, ученый из Технологического института Фраунгофера (Fraunhofer ILT), отметил, что стабильный процесс сварки важен, поскольку производителям электромобилей часто приходится выполнять миллиарды высококачественных соединений. В будущем TRUMPF и Fraunhofer ILT планируют расширить свои исследования в других областях, таких как 3D-печать, лазерная резка и лазерная штамповка ультракороткими импульсами, а также включить других отраслевых партнеров в вышеупомянутые совместные группы.
Низкий уровень брака с лазерами с зеленой длиной волны
Процесс производства электромобилей представляет собой очень сложную задачу для лазерных технологий. Медь является наиболее важным материалом для изготовления основных компонентов электромобилей, это цветной металл, который поглощает лишь около 5 процентов лазерного излучения в ближнем инфракрасном (БИК) диапазоне и обладает очень хорошей теплопроводностью. К сожалению, оба эти свойства могут вызвать значительные проблемы при пайке. Поэтому эти процессы обычно требуют последующей тщательной ядерной проверки.
В дополнение к NIR-лазерам, в ассортименте продукции Trumpf также доступны лазеры с зеленой длиной волны. Лазеры с зелеными длинами волн являются решением этой проблемы», — отмечает Мауриц Меллер, менеджер по автомобильной промышленности компании Trumpf. Фактически, с помощью этих лазеров можно лучше сваривать медь».
Медь поглощает зеленые волны намного лучше, чем инфракрасные. Поскольку материал быстрее достигает температуры плавления, процесс сварки также начинается быстрее и требует меньшей мощности лазера. Наконец, более стабильный процесс сварки также приводит к снижению доли брака, что способствует более экологичному производству.
Эксперименты с педалью газа с частицами
Чтобы детально изучить процесс сварки, специалисты Института промышленных технологий им. Фраунгофера в Германии начали сотрудничество с Институтом лазерных технологий Рейнско-Вестфальского технического университета Ахена в Германии, где они используют источник рентгеновского излучения DESY PETRA III в экспериментальная установка в Центре Гельмгольца в Германии.
Марк Хаммель поясняет: «Обычные методы на самом деле позволяют увидеть только электромагнитное излучение плазмы. С излучением DESY мы можем не только увидеть внутреннюю часть плавления, но даже увидеть динамику плавления в реальном времени».
С этой целью команда из Fraunhofer ILT и Trumpf изучила процесс лазерной сварки в DESY с использованием двух различных лазерных систем (лазер ближнего инфракрасного диапазона и лазер зеленой длины волны). Мауриц Меллер сказал: «Для нас это прекрасная возможность изучить процесс сварки промышленных деталей. Например, как образуются брызги и пористость и как тепло от процесса сварки влияет на чувствительные детали, такие как электронные компоненты».