Experimenty německého týmu dokazují: Svařování automobilové elektroniky zeleným světlem může významně ušetřit suroviny

Kolaborativní německý výzkumný tým nedávno oznámil pokrok, na kterém spolupracovali, aby poskytli dosud nejpodrobnější pohled na proces laserového svařování. Společný tým poprvé jasně prokázal, že při svařování vysoce výkonné elektroniky lze ušetřit surovinu pomocí zelených laserů s vlnovou délkou.
Tým zahrnuje výsledky šetření dokončeného ve spolupráci mezi TRUMPF, Fraunhofer ILT a DESY, velkým výzkumným ústavem částicové fyziky německé Helmholtzovy asociace. Každé elektrické vozidlo je vybaveno vysoce výkonnou elektronikou jako klíčovou technologií, která zajišťuje optimální výkon baterie a motoru.
Několik z výše uvedených společností a institucí spolupracuje na procesech laserového svařování pro výrobu elektrických vozidel a přispívají svými vysoce specializovanými znalostmi o rentgenovém záření, laserových zdrojích a svařovacích procesech. Zjistili, že při použití zelených laserů s vlnovou délkou je generovaná míra zmetkovitosti mnohem nižší než u jiných procesů laserového svařování, což pomáhá výrobcům automobilů dosáhnout významných úspor surovin a prospívat udržitelnější výrobě.
Během studie pořídili vysokorychlostní snímky rychlostí několik tisíc až 10,000 snímků za sekundu v naději, že pomocí rentgenu částicového plynového pedálu prostudují, aby přesně pochopili, co způsobuje rozdíl ve výsledcích svařování mědi.
Marc Hummel, vědec z Fraunhofer Institute of Technology (Fraunhofer ILT), poznamenal, že stabilní svařovací proces je důležitý, protože výrobci elektrických vozidel často potřebují dokončit miliardy vysoce kvalitních spojů. V budoucnu TRUMPF a Fraunhofer ILT plánují rozšířit svůj výzkum do dalších oblastí, jako je 3D tisk, laserové řezání a laserové děrování s ultrakrátkými pulzy, a začlenit další průmyslové partnery do výše zmíněných týmů pro spolupráci.
Snižte míru zmetkovitosti pomocí zelených laserů s vlnovou délkou
Výrobní proces elektrických vozidel představuje pro laserovou technologii velmi velkou výzvu. Měď je nejdůležitějším materiálem pro výrobu základních součástí elektrických vozidel, neželezný kov, který absorbuje pouze asi 5 procent laserového záření v blízké infračervené oblasti (NIR) a má velmi dobrou tepelnou vodivost. Bohužel obě tyto vlastnosti mohou při pájení způsobit nemalé problémy. Proto tyto procesy obvykle vyžadují následnou důkladnou jadernou kontrolu.
Kromě NIR ​​laserů jsou v portfoliu produktů Trumpf k dispozici také lasery se zelenými vlnovými délkami. Lasery se zelenými vlnovými délkami jsou řešením tohoto problému," poznamenává Mauritz Mοller, manažer automobilového průmyslu Trumpf. Ve skutečnosti lze pomocí těchto laserů svařovat měď lépe."
Měď absorbuje zelené vlnové délky mnohem lépe než infračervené. Protože materiál dosáhne své teploty tání rychleji, proces svařování také začíná rychleji a vyžaduje méně laserového výkonu. Stabilnější svařovací proces má také za následek nižší zmetkovitost, což přispívá k udržitelnější výrobě.
Experimenty s částicovým plynovým pedálem
Za účelem podrobného prostudování svařovacího procesu navázali odborníci z Fraunhoferova institutu pro průmyslové technologie v Německu spolupráci s Institutem pro laserovou technologii na RWTH Aachen University v Německu, kde využívají rentgenový světelný zdroj PETRA III společnosti DESY v experimentální nastavení v Helmholtzově centru v Německu.
Marc Hummel vysvětluje: "Konvenční metody mohou ve skutečnosti vidět pouze elektromagnetickou emisi plazmatu. Se zářením DESY můžeme nejen vidět vnitřek tání, ale můžeme dokonce vidět dynamiku tání v reálném čase."
Za tímto účelem tým z Fraunhofer ILT a Trumpf studoval proces laserového svařování v DESY pomocí dvou různých laserových systémů (blízký infračervený laser a zelený laser s vlnovou délkou). Mauritz Mοller řekl: „Pro nás je to skvělá příležitost studovat proces svařování průmyslových dílů. Například jak se tvoří rozstřik a pórovitost a jak teplo ze svařovacího procesu ovlivňuje citlivé díly, jako jsou elektronické součástky."