Германски екипни експерименти доказват: Заваряването на лазерна автомобилна електроника със зелена светлина може значително да спести суровини

Съвместен немски изследователски екип наскоро обяви напредък, в който те са работили заедно, за да предоставят най-подробна представа за процеса на лазерно заваряване до момента. Съвместният екип ясно демонстрира за първи път, че суровината може да бъде спестена при заваряване на високопроизводителна електроника чрез използването на лазери със зелена дължина на вълната.
Екипът включва резултатите от разследване, завършено в сътрудничество между TRUMPF, Fraunhofer ILT и DESY, изследователски институт по физика на частиците на немската асоциация Helmholtz. Всяко електрическо превозно средство е оборудвано с високопроизводителна електроника като ключова технология, която осигурява оптимална работа на батерията и двигателя.
Няколко от компаниите и институциите, споменати по-горе, работят заедно върху процесите на лазерно заваряване за производството на електрически превозни средства, като допринасят със своите високоспециализирани познания съответно за рентгенови лъчи, лазерни източници и процеси на заваряване. Те са открили, че когато използват лазери със зелена дължина на вълната, процентът на генерирания скрап е много по-нисък в сравнение с други процеси на лазерно заваряване, като по този начин помага на производителите на автомобили да постигнат значителни спестявания на суровини и да се възползват от по-устойчивото производство.
По време на проучването те направиха високоскоростни изображения с няколко хиляди до 10000 кадъра в секунда, надявайки се да използват рентгенови лъчи на педала на частиците газ, за ​​да проучат, за да разберат точно какво причинява разликата в резултатите от заваряване на мед.
Марк Хумел, учен от Технологичния институт Фраунхофер (Fraunhofer ILT), отбеляза, че стабилният процес на заваряване е важен, тъй като производителите на електрически превозни средства често трябва да завършат милиарди висококачествени връзки. В бъдеще TRUMPF и Fraunhofer ILT планират да разширят изследванията си в други области, като 3D принтиране, лазерно рязане и лазерно щанцоване с ултракъс импулс, и да включат други партньори от индустрията в гореспоменатите екипи за сътрудничество.
По-ниски нива на скрап със зелени лазери с дължина на вълната
Производственият процес на електрически превозни средства представлява много голямо предизвикателство за лазерната технология. Медта е най-важният материал за производството на основните компоненти на електрически превозни средства, цветен метал, който абсорбира само около 5 процента от лазерното лъчение в близкия инфрачервен диапазон (NIR) и има много добра топлопроводимост. За съжаление и двете свойства могат да причинят значителни проблеми при запояване. Следователно, тези процеси обикновено изискват последваща ядрена проверка.
В допълнение към NIR лазерите, зелените лазери с дължина на вълната също се предлагат в продуктовото портфолио на Trumpf. Лазерите със зелени дължини на вълната са решението на този проблем", отбелязва Мауриц Молер, мениджър на автомобилната индустрия на Trumpf. Всъщност медта може да се заварява по-добре с тези лазери."
Медта абсорбира зелените вълни много по-добре от инфрачервените. Тъй като материалът достига температурата си на топене по-бързо, процесът на заваряване също започва по-бързо и изисква по-малко лазерна мощност. И накрая, по-стабилният процес на заваряване също води до по-ниски нива на скрап, което допринася за по-устойчиво производство.
Експерименти с педал на частици газ
За да проучат в детайли процеса на заваряване, експерти от Института за индустриални технологии Fraunhofer в Германия влязоха в сътрудничество с Института за лазерни технологии към университета RWTH Аахен в Германия, където използват източника на рентгенова светлина PETRA III на DESY в експериментална инсталация в центъра Хелмхолц в Германия.
Марк Хумел обяснява: „Конвенционалните методи всъщност могат да видят само електромагнитното излъчване на плазмата. С радиацията на DESY можем не само да видим вътрешността на топенето, но дори можем да видим динамиката на топенето в реално време.“
За тази цел екипът от Fraunhofer ILT и Trumpf проучи процеса на лазерно заваряване в DESY, използвайки две различни лазерни системи (близък инфрачервен лазер и лазер със зелена дължина на вълната). Mauritz Mοller каза: „За нас това е чудесна възможност да проучим процес на заваряване на промишлени части. Например как се образуват пръски и порьозност и как топлината от процеса на заваряване засяга чувствителните части като електронни компоненти."