Vokietijos komandos eksperimentai įrodo: automobilių elektronikos suvirinimas žalios šviesos lazeriu gali žymiai sutaupyti žaliavų

Bendradarbiaujanti Vokietijos tyrimų grupė neseniai paskelbė apie pažangą, kurios metu jie dirbo kartu, kad pateiktų kuo išsamesnę įžvalgą apie lazerinio suvirinimo procesą. Bendra komanda pirmą kartą aiškiai pademonstravo, kad naudojant žalius bangos ilgio lazerius galima sutaupyti žaliavos suvirinant aukštos kokybės elektroniką.
Komanda apima tyrimo, atlikto bendradarbiaujant TRUMPF, Fraunhofer ILT ir DESY, didelio Vokietijos Helmholtz asociacijos dalelių fizikos tyrimų instituto, rezultatus. Kiekvienoje elektromobilyje sumontuota didelio našumo elektronika, kuri yra pagrindinė technologija, užtikrinanti optimalų akumuliatoriaus ir variklio veikimą.
Keletas aukščiau paminėtų įmonių ir institucijų dirba kartu su lazerinio suvirinimo procesais elektromobilių gamyboje, įnešdamos labai specializuotų žinių apie rentgeno spindulius, lazerinius šaltinius ir suvirinimo procesus. Jie išsiaiškino, kad naudojant žaliuosius bangos ilgio lazerius, generuojamo laužo kiekis yra daug mažesnis nei kitų lazerinio suvirinimo procesų, todėl automobilių gamintojams pavyksta žymiai sutaupyti žaliavų ir gauti naudos iš tvaresnės gamybos.
Tyrimo metu jie fotografavo dideliu greičiu nuo kelių tūkstančių iki 10,{2}} kadrų per sekundę, tikėdamiesi panaudoti dalelių dujų pedalo rentgeno spindulius, kad išsiaiškintų, kodėl skiriasi vario suvirinimo rezultatai.
Marcas Hummelis, Fraunhoferio technologijos instituto (Fraunhofer ILT) mokslininkas, pažymėjo, kad stabilus suvirinimo procesas yra svarbus, nes elektromobilių gamintojams dažnai reikia užbaigti milijardus aukštos kokybės jungčių. Ateityje TRUMPF ir Fraunhofer ILT planuoja išplėsti savo tyrimus kitose srityse, tokiose kaip 3D spausdinimas, pjovimas lazeriu ir ultratrumpų impulsų lazerinis perforavimas, ir įtraukti kitus pramonės partnerius į minėtas bendradarbiavimo komandas.
Mažesnis laužo kiekis naudojant žalius bangos ilgio lazerius
Elektromobilių gamybos procesas lazerinėms technologijoms kelia labai didelį iššūkį. Varis yra svarbiausia medžiaga gaminant pagrindinius elektromobilių komponentus – spalvotasis metalas, kuris sugeria tik apie 5 procentus lazerio spinduliuotės artimojo infraraudonųjų spindulių (NIR) diapazone ir pasižymi labai geru šilumos laidumu. Deja, abi šios savybės gali sukelti didelių problemų lituojant. Todėl šie procesai paprastai reikalauja vėlesnio kruopštaus branduolinio patikrinimo.
Be NIR lazerių, Trumpf produktų portfelyje taip pat yra žaliųjų bangos ilgio lazerių. Lazeriai su žalių bangų ilgiais yra šios problemos sprendimas“, – pažymi Mauritzas Mοller, „Trumpf“ automobilių pramonės vadovas. Tiesą sakant, varis gali būti suvirintas geriau naudojant šiuos lazerius.
Varis daug geriau sugeria žaliąsias bangas nei infraraudonieji. Kadangi medžiaga greičiau pasiekia lydymosi temperatūrą, suvirinimo procesas taip pat prasideda greičiau ir reikalauja mažiau lazerio galios. Galiausiai, dėl stabilesnio suvirinimo proceso taip pat sumažėja atliekų kiekis, o tai prisideda prie tvaresnės gamybos.
Dalelių dujų pedalo eksperimentai
Norėdami išsamiai ištirti suvirinimo procesą, Vokietijos Fraunhoferio pramonės technologijos instituto ekspertai pradėjo bendradarbiauti su Lazerinės technologijos institutu RWTH Acheno universitete Vokietijoje, kur jie naudoja DESY PETRA III rentgeno šviesos šaltinį. eksperimentinė sąranka Helmholtzo centre Vokietijoje.
Marcas Hummelis paaiškina: "Įprastiniais metodais iš tikrųjų galima matyti tik elektromagnetinę plazmos emisiją. Su DESY spinduliuote galime matyti ne tik lydymosi vidų, bet netgi galime pamatyti lydymosi dinamiką realiu laiku."
Šiuo tikslu Fraunhofer ILT ir Trumpf komanda ištyrė lazerinio suvirinimo procesą DESY, naudodama dvi skirtingas lazerines sistemas (infraraudonųjų spindulių lazerį ir žalią bangos ilgio lazerį). Mauritzas Mοller sakė: „Mums tai puiki galimybė ištirti Pavyzdžiui, kaip susidaro purslai ir poringumas ir kaip suvirinimo proceso šiluma veikia jautrias dalis, pavyzdžiui, elektroninius komponentus.