Eksperimenti njemačkog tima dokazuju: lasersko zavarivanje automobilske elektronike zelenim svjetlom može značajno uštedjeti sirovine

Suradnički njemački istraživački tim nedavno je najavio napredak u kojem su radili zajedno kako bi pružili najdetaljniji uvid u proces laserskog zavarivanja do sada. Zajednički tim je po prvi put jasno pokazao da se sirovina može uštedjeti pri zavarivanju visokoučinkovite elektronike korištenjem lasera zelene valne duljine.
Tim uključuje rezultate istraživanja dovršenog u suradnji TRUMPF-a, Fraunhofer ILT-a i DESY-ja, istraživačkog instituta za fiziku čestica Njemačke Helmholtz Association. Svako električno vozilo opremljeno je elektronikom visokih performansi kao ključnom tehnologijom koja osigurava optimalne performanse baterije i motora.
Nekoliko gore spomenutih tvrtki i institucija zajedno rade na procesima laserskog zavarivanja za proizvodnju električnih vozila, pridonoseći svojim visoko specijaliziranim znanjem o X-zrakama, laserskim izvorima i postupcima zavarivanja. Utvrdili su da je pri korištenju lasera zelene valne duljine stopa generiranog otpada mnogo niža nego kod drugih postupaka laserskog zavarivanja, što pomaže proizvođačima automobila da postignu značajne uštede u sirovinama i imaju koristi od održivije proizvodnje.
Tijekom studije snimali su brze slike pri nekoliko tisuća do 10000 sličica u sekundi, nadajući se da će upotrijebiti rendgenske zrake čestica plina za proučavanje kako bi shvatili što točno uzrokuje razliku u rezultatima zavarivanja bakra.
Marc Hummel, znanstvenik s Fraunhofer Institute of Technology (Fraunhofer ILT), primijetio je da je stabilan proces zavarivanja važan jer proizvođači električnih vozila često moraju dovršiti milijarde visokokvalitetnih spojeva. U budućnosti, TRUMPF i Fraunhofer ILT planiraju proširiti svoja istraživanja na druga područja, kao što su 3D ispis, lasersko rezanje i ultrakratko pulsno lasersko bušenje, te uključiti druge industrijske partnere u gore navedene timove za suradnju.
Niže stope otpada s laserima zelene valne duljine
Proces proizvodnje električnih vozila predstavlja vrlo veliki izazov za lasersku tehnologiju. Bakar je najvažniji materijal za proizvodnju osnovnih komponenti električnih vozila, obojeni metal koji apsorbira samo oko 5 posto laserskog zračenja u bliskom infracrvenom (NIR) području i ima vrlo dobru toplinsku vodljivost. Nažalost, oba ova svojstva mogu uzrokovati znatne probleme kod lemljenja. Stoga ti procesi obično zahtijevaju naknadnu detaljnu nuklearnu provjeru.
Uz NIR lasere, laseri zelene valne duljine također su dostupni u Trumpf portfelju proizvoda. Laseri sa zelenim valnim duljinama rješenje su za ovaj problem," napominje Mauritz Mοller, Trumpfov menadžer za automobilsku industriju. Zapravo, bakar se može bolje zavarivati ​​pomoću ovih lasera."
Bakar apsorbira zelene valne duljine puno bolje nego infracrvene. Budući da materijal brže postiže temperaturu taljenja, proces zavarivanja također počinje brže i zahtijeva manje snage lasera. Konačno, stabilniji postupak zavarivanja također rezultira nižim stopama otpada, što doprinosi održivijoj proizvodnji.
Eksperimenti s pedalom čestica plina
Kako bi detaljno proučili proces zavarivanja, stručnjaci s Fraunhofer instituta za industrijsku tehnologiju u Njemačkoj ušli su u suradnju s Institutom za lasersku tehnologiju na Sveučilištu RWTH Aachen u Njemačkoj, gdje koriste DESY-jev izvor rendgenske svjetlosti PETRA III u eksperimentalna postava u Helmholtz centru u Njemačkoj.
Marc Hummel objašnjava: "Konvencionalnim metodama zapravo se može vidjeti samo elektromagnetska emisija plazme. Sa DESY-jevim zračenjem, ne samo da možemo vidjeti unutrašnjost topljenja, već čak možemo vidjeti i dinamiku topljenja u stvarnom vremenu."
U tu svrhu, tim iz Fraunhofer ILT-a i Trumpfa proučavao je proces laserskog zavarivanja u DESY-ju koristeći dva različita laserska sustava (laser blizu infracrvenog i laser zelene valne duljine). Mauritz Mοller je rekao: "Za nas je ovo sjajna prilika da proučimo postupak zavarivanja industrijskih dijelova. Na primjer, kako nastaju prskanje i poroznost i kako toplina iz procesa zavarivanja utječe na osjetljive dijelove kao što su elektroničke komponente."