Nachhaltigere Fertigung von E-Autos mit Laser grüner Wellenlänge

Hochleistungselektronik im E-Auto sorgt als Schlüsseltechnologie für eine optimale Leistung von Batterie und Motor. Die Hamburger Forscher untersuchten nun gemeinsam mit dem Technologieunternehmen Trumpf und dem Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT Laserschweißprozesse bei der Herstellung von E-Autos. Es zeigte sich, dass mit einem Laser mit grüner Wellenlänge viel weniger Ausschuss als bei anderen Laserschweißverfahren entsteht, was viel Rohstoff spart, denn die Hersteller von Elektrofahrzeugen müssen mehrere Milliarden Verbindungen in höchster Qualität schweißen.

Kupfer ist das wichtigste Material für die Fertigung von Kernkomponenten für die E-Mobilität. Das Team des ILT und von Trumpf hat die Laserschweißprozesse mit zwei verschiedenen Lasersystemen untersucht, mit einem NIR-Laser (naher Infrarot-Bereich) und einen Laser mit grüner Wellenlänge. Kupfer absorbiert nur etwa 5 % der Laserstrahlung im nahen Infrarot-Bereich und leitet einen Großteil der Wärme ab. Beides führt zu erheblichen Problemen beim Schweißen. Mit Hilfe von Lasern mit grüner Wellenlänge lässt sich Kupfer besser schweißen, denn es absorbiert die grüne Wellenlänge deutlich besser als die infrarote. Weil der Werkstoff dadurch seine Schmelztemperatur schneller erreicht, ist weniger Laserleistung notwendig.

Für die genaue Untersuchung der Schweißprozesse nutzten die Mitarbeiter vom ILT in Zusammenarbeit mit dem Lehrstuhl für Lasertechnik der RWTH Aachen Desys Röntgenlichtquelle Petra III am Versuchsaufbau des Helmholtz-Zentrums. Mit dieser Strahlung lässt sich in die aufgeschmolzenen Zonen hineinschauen und auch die schmelzflüssige Dynamik sichtbar machen. Die Nutzung der Röntgenstrahlung des Teilchenbeschleunigers liefert mehrere 1000 bis 10 000 Bilder pro Sekunde.