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Kontakt per Laser Trumpf-Lasersystem spart Schraubaufwand bei Leistungselektronik

Quelle: Trumpf 2 min Lesedauer

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Eine neues – und vor allem hoch automatisiertes – Laserschweißverfahren von Trumpf macht die Herstellung von Leistungselektronik für Elektroautos wirtschaftlicher.

Trumpf hat eine produktiverer Möglichkeit dafür gefunden, wie man Kupferleiter an Busbars per Laser prozesssicher und sehr schnell anschweißen kann. Damit sei die aufwendige Schraubverbindung obsolet ...(Bild: Trumpf)
Trumpf hat eine produktiverer Möglichkeit dafür gefunden, wie man Kupferleiter an Busbars per Laser prozesssicher und sehr schnell anschweißen kann. Damit sei die aufwendige Schraubverbindung obsolet ...
(Bild: Trumpf)

Mit einem hoch automatisierten Schweißverfahren von Trumpf können Kupferleitungen nun direkt mit den sogenannten Busbars, die ebenfalls aus Kupfer sind, per Laser verbunden werden, heißt es aus Ditzingen. Damit sei die bisher übliche Schraubverbindung dafür passé. Wie Trumpf erklärt, hat man dazu das Zusammenspiel aus Laser, Sensoren und künstlicher Intelligenz (KI), nebst Daten in idealer Weise aufeinander abgestimmt. Erstmals vorgestellt wurde das Ganze zur Hausmesse Intech am Trumpf-Standort. Das neue Laserschweißsystem schafft laut Trumpf dabei eine fest miteinander verschmolzene Verbindung mit geringem elektrischem Widerstand. Das mache die Leistungselektronik für Elektroautos und „Plug in“-Hybriden noch effizienter als eine geschraubte Verbindung. Das Verfahren soll vor allem bei der Fertigung von Spannungsverteilern zum Einsatz kommen. Diese Bauteile verteilen, wie der Name schon suggeriert, die Hochspannung aus der Fahrzeugbatterie an die Systeme Elektromotor, Beleuchtung und andere elektrische Verbraucher. Übliche mechanische Verbindungen von Spannungsverteilern mussten die Hersteller nicht zuletzt in mehreren Prozessschritten fertigen, was aufwendig ist und auch noch fehleranfällig. Auch sind mechanische Verschraubungen laut Trumpf empfindlich bei Vibrationen, wobei sie sich lösen können. Und der höhere elektrische Widerstand erzeugt Energieverluste und zusätzliche Wärme im Leitungssystem. Kommen wir nun zum Kern der Innovation ...

Busbar-Kontaktschweißung in unter einer Sekunde

Wie oben schon erwähnt, muss das Zusammenspiel der einzelnen Systeme aufeinander abgestimmt sein. Und so funktioniert das dann: Zunächst erkennt ein KI‑gestütztes Bildverarbeitungssystem das Bauteil und positioniert den innerhalb von Millisekunden Laserstrahl pixelgenau. Danach verschweißt ein Faserlaser mit neun Kilowatt Leistung die Kupferlitzen. Während des Prozesses überwacht ein optisch arbeitendes Kohärenztomografiesystem (OCT) in Echtzeit die Einschweißtiefe, damit es nicht zum Durchschweißen des Bauteils kommt, wie Trumpf weiter erklärt. Nach dem Schweißprozess prüft ein weiteres System, das auf Kameras basiert, die Qualität der Schweißnaht, was wieder mit KI unterstützt wird. Um nun eine zuverlässige Bewertung der Nahtqualität zu erreichen, genügten schon recht wenige Trainingsbilder. Alle Prozessschritte – also von der Bauteilerkennung über das Schweißen bis zur Qualitätskontrolle – liefen in einer einzigen Laserstation ab. Der gesamte Prozess laufe so in deutlich unter einer Sekunde ab. Das Ziel, das sich Trumpf gesetzt hat, ist, eine lückenlose Prozesskontrolle in Echtzeit zu erreichen, ohne den Produktionsfluss zu verlangsamen. Für größere Querschnitte können Anwender außerdem noch leistungsstärkere Laser von Trumpf einsetzen.

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