Saksa meeskonna katsed tõestavad: autoelektroonika rohelise valguse laserkeevitus võib oluliselt säästa toorainet

Saksa koostöös tegutsev uurimisrühm teatas hiljuti edusammudest, mille käigus nad on teinud koostööd, et anda seni kõige üksikasjalikum ülevaade laserkeevitusprotsessist. Ühismeeskond demonstreeris esimest korda selgelt, et kõrgjõudlusega elektroonika keevitamisel saab toorainet säästa roheliste lainepikkusega laserite kasutamisega.
Meeskond hõlmab TRUMPF-i, Fraunhofer ILT ja Saksamaa Helmholtzi assotsiatsiooni suure osakeste füüsika uurimisinstituudi DESY koostöös valminud uurimise tulemusi. Iga elektrisõiduk on varustatud suure jõudlusega elektroonikaga, mis on võtmetehnoloogia, mis tagab aku ja mootori optimaalse jõudluse.
Mitmed ülalnimetatud ettevõtted ja asutused töötavad koos elektrisõidukite tootmise laserkeevitusprotsesside kallal, panustades oma kõrgete eriteadmistesse vastavalt röntgenikiirguse, laseriallikate ja keevitusprotsesside kohta. Nad on avastanud, et roheliste lainepikkusega laserite kasutamisel on praagi hulk palju väiksem kui teiste laserkeevitusprotsesside puhul, mis aitab autotootjatel oluliselt säästa toorainet ja saada kasu säästvamast tootmisest.
Uuringu käigus tegid nad kiireid pilte kiirusega mitu tuhat kuni 10,000 kaadrit sekundis, lootes kasutada osakeste gaasipedaali röntgenikiirgust, et uurida täpselt, mis põhjustab erinevusi vase keevitustulemustes.
Fraunhoferi Tehnoloogiainstituudi (Fraunhofer ILT) teadlane Marc Hummel märkis, et stabiilne keevitusprotsess on oluline, kuna elektrisõidukite tootjad peavad sageli tegema miljardeid kvaliteetseid ühendusi. Tulevikus plaanivad TRUMPF ja Fraunhofer ILT laiendada oma uurimistööd ka muudesse valdkondadesse, nagu 3D-printimine, laserlõikamine ja ultralühiimpulsslaseriga mulgustamine, ning kaasata eelnimetatud koostöömeeskondadesse ka teisi tööstuspartnereid.
Roheliste lainepikkusega laseritega vähendage praagi määra
Elektrisõidukite tootmisprotsess on lasertehnoloogia jaoks väga suur väljakutse. Vask on elektrisõidukite põhikomponentide valmistamisel kõige olulisem materjal, värviline metall, mis neelab lähiinfrapuna (NIR) vahemikus vaid umbes 5 protsenti laserkiirgusest ja millel on väga hea soojusjuhtivus. Kahjuks võivad mõlemad omadused jootmisel märkimisväärseid probleeme tekitada. Seetõttu nõuavad need protsessid tavaliselt järgnevat põhjalikku tuumakontrolli.
Lisaks NIR laseritele on Trumpfi tooteportfellis saadaval ka rohelised lainepikkusega laserid. Roheliste lainepikkustega laserid on selle probleemi lahendus," märgib Trumpfi autotööstuse juht Mauritz Mοller. Tegelikult saab nende laserite abil vaske paremini keevitada."
Vask neelab rohelisi lainepikkusi palju paremini kui infrapuna. Kuna materjal saavutab sulamistemperatuuri kiiremini, algab ka keevitusprotsess kiiremini ja see nõuab vähem laservõimsust. Lõpuks, stabiilsema keevitusprotsessi tulemuseks on ka väiksem praagi hulk, mis aitab kaasa säästlikumale tootmisele.
Osakeste gaasipedaali katsed
Keevitusprotsessi üksikasjalikuks uurimiseks tegid Saksamaa Fraunhoferi Tööstustehnoloogia Instituudi eksperdid koostööd Saksamaa RWTH Aacheni ülikooli lasertehnoloogia instituudiga, kus nad kasutavad DESY PETRA III röntgenvalgusallikat. eksperimentaalne seadistus Helmholtzi keskuses Saksamaal.
Marc Hummel selgitab: "Tavapäraste meetoditega saab tegelikult näha ainult plasma elektromagnetilist emissiooni. DESY kiirgusega ei näe me mitte ainult sulamise sisemust, vaid näeme isegi sulamise dünaamikat reaalajas."
Sel eesmärgil uurisid Fraunhofer ILT ja Trumpfi meeskond DESY laserkeevitusprotsessi, kasutades kahte erinevat lasersüsteemi (lähi-infrapuna laser ja roheline lainepikkusega laser). Mauritz Mοller ütles: "Meie jaoks on see suurepärane võimalus uurida Näiteks kuidas tekivad pritsmed ja poorsus ning kuidas keevitusprotsessist tulenev kuumus mõjutab tundlikke osi, nagu elektroonikakomponendid.