Aufgabenstellung
Die zunehmende Hybridisierung und Elektrifizierung im Fahrzeugsektor erfordert die Entwicklung von leistungsstarken Elektromotoren auf Basis von Kupferwerkstoffen. Durch die in Fahrzeugen vorgegebenen Randbedingungen steigen die elektrischen und thermomechanischen Anforderungen an die Fügestellen in diesen Baugruppen. Das Laserstrahlschweißen erweist sich hierbei als probates Mittel für das Fügen solch hochbelasteter Kupferverbindungen. Innerhalb des Projektes wird die Fügetechnik für ein neuartiges Elektromotorendesign mit reduziertem Bauraum entwickelt. Ein Ziel stellt hierbei das Erreichen der geforderten Stromtragfähigkeit bei einer gegenüber dem aktuellen Stand verminderten Taktzeit dar. Gleichzeitig erfolgt die systematische Untersuchung der Eigenschaften der im Prozess entstehenden Schweißspritzer, um prozesstechnische Gegenmaßnahmen ableiten zu können.

Vorgehensweise
Zunächst erfolgt die Auswahl einer für den Prozess geeigneten Strahlquelle und Schweißstrategie anhand der Kriterien Taktzeit und stromtragfähiger Querschnitt. Anschließend wird durch die Untersuchung verschiedener Einspannbedingungen ein möglicher Einfluss auf den Prozess beziehungsweise das Prozessergebnis detektiert. Zusätzlich erfolgt die synchrone Erfassung des gesamten Prozessablaufes durch Hochgeschwindigkeitskameras mit dem Ziel, die Größe und Trajektorien der im Prozess entstehenden Schweißspritzer zu erfassen. Abschließend erfolgt die Entwicklung eines automatisierten Algorithmus zur Auswertung der Hochgeschwindigkeitsaufnahmen.

Ergebnisse
Neben der auf experimentellen Ergebnissen basierenden Identifikation einer geeigneten infraroten, brillanten Stahlquelle im Dauerstrichbetrieb, konnten der Einfluss der verwendeten Prozessparameter sowie der Einspannsituation quantifiziert werden. Die stereoskopischen Hochgeschwindigkeitsaufzeichnungen des Prozesses erweisen sich als probates Mittel, um den Einfluss der Prozessparameter auf die Schweißnahtgeometrie, als auch entstehende Schweißspritzer zu erfassen und zu analysieren. Durch den entwickelten Algorithmus wird zudem eine automatische Erfassung von Größe und Trajektorien der Schweißspritzer ermöglicht.