ドイツチームの実験が証明: グリーンライトレーザー自動車エレクトロニクス溶接により原材料を大幅に節約できる

ドイツの共同研究チームは最近、レーザー溶接プロセスに関するこれまでで最も詳細な洞察を提供するために協力した進歩を発表しました。 共同チームは、緑色波長レーザーを使用して高性能エレクトロニクスを溶接する際に原材料を節約できることを初めて明確に実証しました。
このチームには、TRUMPF、フラウンホーファーILT、およびドイツ・ヘルムホルツ協会の大素粒子物理学研究機関であるDESYが協力して完了した調査の結果が含まれています。 すべての電気自動車には、バッテリーとモーターの最適なパフォーマンスを保証する主要なテクノロジーとして高性能電子機器が搭載されています。
上記の企業や機関のいくつかは、電気自動車製造のためのレーザー溶接プロセスに協力しており、それぞれ X 線、レーザー源、溶接プロセスに関する高度な専門知識を提供しています。 彼らは、緑色波長レーザーを使用すると、発生するスクラップ率が他のレーザー溶接プロセスよりもはるかに低いため、自動車メーカーが原材料の大幅な節約を達成し、より持続可能な製造に利益をもたらすことを発見しました。
研究中、彼らは銅溶接結果の違いの原因を正確に理解するために粒子ガスペダルX線を使用して研究することを期待して、毎秒数千から10,{2}}フレームの高速画像を撮影しました。
フラウンホーファー工科大学（フラウンホーファーILT）の科学者マーク・フンメル氏は、電気自動車メーカーはしばしば数十億もの高品質な接続を完了する必要があるため、安定した溶接プロセスが重要であると指摘した。 将来的に、TRUMPFとフラウンホーファーILTは、3Dプリンティング、レーザー切断、超短パルスレーザーパンチングなどの他の分野に研究を拡大し、前述の協力チームに他の業界パートナーを含めることを計画しています。
緑色波長レーザーによるスクラップ率の低下
電気自動車の製造プロセスは、レーザー技術にとって非常に大きな課題となっています。 銅は電気自動車のコアコンポーネントを製造するための最も重要な材料であり、近赤外 (NIR) 範囲のレーザー放射を約 5% しか吸収せず、非常に優れた熱伝導率を有する非鉄金属です。 残念ながら、これらの特性は両方とも、はんだ付け時に重大な問題を引き起こす可能性があります。 したがって、これらのプロセスでは通常、その後の綿密な核チェックが必要になります。
NIR レーザーに加えて、Trumpf 製品ポートフォリオでは緑色波長レーザーも利用できます。 緑色の波長のレーザーは、この問題の解決策です。」と、トルンプ社の自動車業界マネージャー、マウリッツ・ミュラー氏は述べています。実際、これらのレーザーを使用すると、銅の溶接がより良くなります。
銅は、赤外線よりも緑色の波長をはるかによく吸収します。 材料が溶融温度に早く到達するため、溶接プロセスの開始も速くなり、必要なレーザー出力も少なくなります。 最後に、溶接プロセスがより安定するとスクラップ率も低下し、より持続可能な製造に貢献します。
粒子アクセルペダル実験
溶接プロセスを詳細に研究するために、ドイツのフラウンホーファー工業技術研究所の専門家は、ドイツのアーヘン工科大学レーザー技術研究所と協力関係を結び、DESY の PETRA III X 線光源を使用しています。ドイツのヘルムホルツセンターにある実験設備。
Marc Hummel 氏は次のように説明しています。「従来の方法では、実際にはプラズマの電磁放射しか見ることができません。DESY の放射を使用すると、溶融の内部を見ることができるだけでなく、リアルタイムで溶融のダイナミクスさえも見ることができます。」
この目的を達成するために、フラウンホーファー ILT とトルンプのチームは、2 つの異なるレーザー システム (近赤外レーザーと緑色波長レーザー) を使用して DESY でのレーザー溶接プロセスを研究しました。マウリッツ ミュラー氏は次のように述べています。工業部品の溶接プロセス。たとえば、スパッタや気孔がどのように形成されるか、溶接プロセスからの熱が電子部品などの敏感な部品にどのような影響を与えるかなど。」