Wohlig elektrisch unterwegs Trumpf-Laser pushen Webasto bei der Kfz-Heizungsfertigung

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Webasto fertigt und vertreibt an über 50 Standorten weltweit Komponenten für die Automobilindustrie. Am Standort Neubrandenburg dreht sich dabei alles ums Heizen – auf für Elektrofahrzeuge.

Das Temperieren über eine Heizung funktioniert bei Elektroautos nur über einen Wärmetauscher, der nicht nur die Fahrgastzelle kuschelig warmhält, wie es heißt. Auch die Batterie bleibt durch ihn konstant auf idealer Betriebstemperatur. Wie bei allen anderen Komponenten gilt auch für die Heizung, dass sie umso idealer ist, je kleiner und leichter sie ist. Darum hat Webasto seine Hochvoltheizung entwickelt, die durch ihre Dünnschichttechnologie die, wie betont wird, schmalste Heizung am Markt ist. Webasto habe wegen der räumlichen Nähe zu den kühlwasserführenden Komponenten eine extrem kurze Reaktionszeit, um die Wärme ins Wasser zu bringen. Durch den besonderen Aufbau lässt sich auch die Heizleistung nahezu stufenlos regulieren, was sowohl mit 400 Volt als auch mit 800 Volt Spannung funktioniert. Das habe vor Webasto noch keiner geschafft. Für die Produktion setzt Der Automobilzulieferer außerdm auf drei High-End-Laseranwendungen von Trumpf.

Drei Herausforderungen musste Webasto meistern:

• 1. Gasdicht schweißen! Die Heizung für E-Autos führt Flüssigkeit durch Heizleitungen. Doch Flüssigkeit und Hochspannung im Elektroauto vertragen sich nicht gut. Das Gehäuse aus Aluminium muss also absolut gasdicht geschweißt werden. Aber Aluminium ausreichend dicht zu schweißen, ist nicht trivial. Elektronenstrahlschweißen im Vakuum ist zu langsam und zu teuer für die Massenproduktion von E-Autos. Und beim Laserschweißen kommt es oft zu Gaseinschlüssen, die die Dichtigkeit beeinträchtigen;

• 2. Kupfer exakt kontaktieren! Damit der Strom in der Heizung widerstandsarm fließt, braucht es Kupfer. Und das muss natürlich per Schweißen kontaktiert werden. Kupfer ist aber reflektierend und deshalb kein leichter Fügepartner für den Laser. Und zu tiefgehende Schweißnähte gefährden die darunterliegenden Schichten. Die Einschweißtiefe des Lasers muss deshalb exakt regulierbar sein. Mit dem klassischen Infrarotlaser braucht man da gar nicht anzufangen;

• 3. Leiterbahnen exakt strukturieren! Um die Heizung möglichst schmal zu halten, will Webasto die Leiter nicht aufbringen, sondern sie direkt in die dünne Metallschicht an der Oberfläche einbringen. Beim Strukturieren möchte man auch einen sauberen Abtrag und exakte Kanten haben. Es darf zu keiner Materialaufschmelzung kommen, damit die Qualität stimmt.

Die Trumpf-Antworten auf die drei Fragen in Sachen Herausforderungen:

• 1. Gasdicht schweißen: Webasto setzt auf einen schnellen und leistungsstarken Trumpf-Scheibenlaser, der unter atmosphärischem Druck ohne Schutzgas arbeitet. Die hohe Laserleistung sorgt für ein stabiles Keyhole. Hier gilt mal das Prinzip, dass viel auch viel hilft. Gasblächen haben erst gar keine Zeit, sich zu bilden;

• 2. Kupfer exakt kontaktieren: Das grüne Laserlicht aus dem Trudisk Pulse 421 hat einen hohen Absorptionsgrad bei Kupfer. Mit der richtigen Pulssequenz lassen sich so Einschweißtiefen extrem wiederholgenau realisieren, was auch noch spritzerfrei und ganz ohne Schutzgas klappt. Das habe bereits bei mehreren Millionen Bauteilen fehlerfrei funktioniert. Der Grünlaser ist deshalb nicht mehr wegzudenken;

• 3. Leiterbahnen exakt strukturieren: Webasto greift zu einem Trumicro Ultrakurzpulslaser, um die Leiterbahnen direkt ins Metall zu strukturieren. Dabei geht es um höchste Präzision beim Strukturieren des Materials, damit der Laser nicht zu tief arbeitet und in die Schichten darunter eindringt. Die Ultrakurzpulslaser sublimieren das Material. Es geht also vom festen Zustand sofoert zum gasförmigen über. So entsteht das gewünscht flache Produktdesign.

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