Der Elektrorennwagen Eace05 vom Ecurie Aix - Formula Student Team der RWTH Aachen enthält lasergeschweißte Batterien sowie lasergeschnittene CFK-Bauteile.

Bild: Ecurie Aix

Fügetechnik für E-Mobility Elektrorennwagen fährt mit lasergeschweißter Batteriezelle

12.04.2019

Das Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT zeigt anhand des Laser-Based Tape-Automated-Bonding (LaserTAB), wie sich selbst sehr unterschiedliche Batteriezellen und Leistungselektronik mit Roboterunterstützung schnell und präzise lasermikroschweißen lassen. Auf der Laser World of Photonics können Besucher den Elektrorennwagen Eace05 der RWTH Aachen als gelungenes Beispiel für den Einsatz von Lasertechnik in der Elektromobilität begutachten.

Die Ansprüche der Elektromobilität sind hoch, doch im Zusammenspiel von Industrie und Forschung lassen sie sich erfüllen. Diese Erfahrung machten die Teilnehmer des ersten Lasersymposiums Elektromobilität (LSE 2019), zu dem das Fraunhofer ILT im Februar 2019 eingeladen hatte. Im Mittelpunkt standen Vorträge zu neuen laserbasierten Fertigungsmethoden für die Produktion von Batteriemodulen und -packs.

Besonders groß war das Interesse für einen Aspekt, der manchmal noch zu kurz kommt: Die Rede ist von der Fügetechnik. Zu den behandelten Themen zählten auf der LSE unter anderem die thermische Kontrolle des Fügeprozesses, das passende Design, die geeignete Packungsdichte und die Auslegung der elektrischen Verbindungstechnik. Ergänzend ging es außerdem um die Prozessüberwachung im Rahmen von Industrie 4.0, mit der sich die einwandfreie elektrische Anbindung der Zellen und die Stabilität der Prozesse kontrollieren lassen.

Kombination von Optik, Fügetechnik und Prozessüberwachung

Interessant ist jedoch, wie diese Lösungen in der Praxis funktionieren. Eine gute Gelegenheit dazu soll der Besuch der Laser World of Photonics im Juni 2019 sein. Die Aachener demonstrieren dort mit einem Industrieroboter das Schweißen von Batteriezellen und zeigen außerdem, wie sich dieser Prozess überwachen lässt. Anhand des Laser-Based Tape-Automated Bonding (LaserTAB) veranschaulichen sie, wie das Zusammenspiel von Roboter, Laserscanner mit selbstentwickelter Optik und Prozessüberwachung funktioniert. Eine wichtige Rolle spielt dabei der sensitive Leichtbauroboter iiwa von Kuka, der als „intelligent industrial work assistant“ (iiwa) die enge Zusammenarbeit von Menschen und Roboter ermöglicht.

Prozesssicher Fügen durch mitfühlenden Roboter

Sensorik am kollaborierenden Roboter sorgt dafür, dass die Optik die für den Prozess notwendige Brennweite einhält. Der Cobot fühlt sozusagen, wann der Abstandshalter die Schweißstelle berührt und der Schweißprozess startet. Die Linse befindet sich daher immer in konstantem Abstand zur Schweißstelle.

Forscher des Fraunhofer ILT zeigen in München konkrete Anwendungen, wie beispielsweise das Schweißen von prismatischen, Rund- und Pouch-Zellen. Die Wissenschaftler führen außerdem an einem Technologie-Demonstrator vor, wie sich ein Kupfer-Kontaktelement mit einer Rundzelle per LaserTAB verbinden lässt. Dazu hat das Fraunhofer ILT per Laser Powder Bed Fusion ein speziell geformtes Verbindungselement aus Kupfer hergestellt, welches die enormen geometrischen Freiheitsgrade beim geschickten Einsatz von metallischen 3D-Druckverfahren veranschaulicht.

Vorträge auf der Messe

Im Application Panel Laser Materials Processing / Keine Elektromobilität ohne Lasertechnologie informiert Dr. Alexander Olowinsky, Gruppenleiter Mikrofügen am Fraunhofer ILT, über Laseranwendungen in der Elektomobilität, am Dienstag, 25. Juni 2019, 15:00–17:20 Uhr in Halle A2.

Mehr zum Thema Mikroschweißen erfahren Sie im Vortrag von André Häusler, Fraunhofer ILT: Laser Micro Welding – A Flexible and Automatable Joining Technology for the Challenge of Electromobility am Mittwoch, 26. Juni 2019, um 17:30 Uhr auf dem messebegleitenden Kongress LiM 2019—Lasers in Manufacturing im International Congress Center München, Raum 22B.

Fraunhofer ILT auf der Laser World of Photonics: Halle A2, Stand 431

Bildergalerie

  • Das Fraunhofer ILT demonstriert auf der Messe das Zusammenspiel von einem fühlenden Leichtbauroboter und Lasertechnik beim Mikrofügen von Batteriezellen.

    Bild: Fraunhofer ILT

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