Tieflaserschweißen von Kupfer

Es trägt dazu bei, die Last unserer elektrifizierten Zukunft zu schultern

Das Laserschweißen von Kupfer ermöglicht es Herstellern, stärkere, leichtere und effizientere Elektrofahrzeuge für eine nachhaltige Zukunft zu bauen.

Kupfer spielt in der Automobilindustrie eine entscheidende Rolle, unabhängig davon, ob Benzin, Diesel, Strom, Brennstoffzellen oder LNG als Kraftstoffquelle dienen. Es wird erwartet, dass die Nachfrage nach Kupfer in Fahrzeugen von 3 Millionen Tonnen (MT) im Jahr 2023 auf 5 MT bis zum Jahr 2034 steigen wird. Die eigentliche Triebkraft ist hier der deutliche Anstieg des Kupferverbrauchs für Komponenten von Elektrofahrzeugen (EV) aufgrund der längeren Reichweite, die Verbraucher von Elektrofahrzeugen erwarten, wobei die Kapazität der Batteriepacks jährlich um etwa 10 % zunimmt. Größere Batterien, größere Wechselrichter und schnelleres Laden erfordern eine höhere Strombelastbarkeit, was bedeutet, dass stärkere Verbindungen mit geringerem Widerstand benötigt werden.

Das Laserschweißen rückt im Bereich der Verbindung von Antriebssträngen für Elektrofahrzeuge in den Vordergrund

Das Laserschweißen entwickelt sich als berührungsloses und hochautomatisiertes Verfahren rasch zur bevorzugten Methode für die Montage von Schlüsselkomponenten in Antriebssträngen von Elektrofahrzeugen. Mit der Weiterentwicklung der Elektromobilität erfordern diese Komponenten jedoch tiefere und qualitativ hochwertigere Schweißnähte mit größerem Querschnitt, als sie bisher mit dieser Technologie erreicht werden konnten.

Typische Anwendungen für Elektrofahrzeuge

• Wechselrichter: Das Laserschweißen findet breite Anwendung in Wechselrichtern mit IGBTs, insbesondere aber in Wechselrichtern mit MOSFETs der neuesten Generation aus Siliziumkarbid (SiC), und zwar sowohl für Elektrofahrzeuge als auch für Ladestationen.

• Busbars des Batteriepakets: Aufgrund der gestiegenen Leistungsanforderungen werden bei Batteriepacks für Elektrofahrzeuge und anderen Starkstromverbindungen dickere Kupferquerschnitte verwendet.

Vorteile des Tieflaserschweißens von Kupfer mit dem ARM FL

Das neueste Laserschweißsystem ARM FL von Coherent bietet mehrere Vorteile für das Verbinden dickerer Kupferprofile in Elektrofahrzeugen:

• Hochwertige Tiefschweißnähte in Kupfer mit schmalem Querschnitt: Der neueste Faserlaser ARM FL kann nun bis zu 7 mm tiefe Schweißnähte mit hervorragender elektrischer Leistung sowie minimaler Porosität und minimalem Spritzgut erzeugen.

• Gewichts- und Materialeinsparungen: Diese neuen tiefen Schweißnähte können mechanische Fügeverfahren effektiv ersetzen, was zu erheblichen Gewichts- und Materialeinsparungen führt – ein entscheidender Faktor für Elektrofahrzeuge.

Was ist neu beim ARM FL 10 kW?

Der neueste 10-kW-Laser ARM FL von Coherent bietet eine erhöhte Leistung des Mittelstrahls mit einer abnehmbaren Prozessfaser der Größe 50/200 Mikrometer. Diese neue Produktvariante ermöglicht das tiefste Schweißen von Kupfer, das Coherent jemals erreicht hat. Diese innovative Konstruktion vereint:

• einen 5-kW-Hochleistungs-50-Mikrometer-Zentralstrahl: Die Steigerung der Leistung des Zentralstrahls von 2,5 kW auf 5 kW verbessert die Eindringtiefe und die Schweißgeschwindigkeit erheblich. Dank der umfassenden Erfahrung von Coherent bei der Optimierung der Ring- und Zentralfaserlasertechnologie wird diese neue Konfiguration unter Beibehaltung der höchsten Schweißqualität erreicht, die von der ARM-Technologie erwartet wird.

• Flexibilität bei der Strahlführung: Der leistungsstarke Zentralstrahl mit abnehmbarer Prozessfaser ermöglicht das Schweißen in der Serienfertigung entweder mit fester Optik oder mit einem hochproduktiven Scankopf wie dem HighMotion 2D (Schweißnähte unter 6 mm).

Durch den Einsatz der Coherent-Technologie zum Tiefschweißen von Kupfer können Hersteller stabilere, leichtere und effizientere Elektrofahrzeuge für eine nachhaltige Zukunft produzieren.