Aufgabenstellung
In diesem Projekt sollen neue Möglichkeiten zur Kontaktierung von Leistungselektronik und Antriebsmaschinen in der Elektromobilität untersucht werden. Das Laserstrahlschweißen bietet ein probates Mittel, elektrisch gut leitende und thermomechanisch belastbare Verbindungen zu schaffen, und soll deshalb hinsichtlich der Kontaktierung von Hochstromkontakten untersucht werden. Darüber hinaus soll die Eignung eines Systems getestet werden, welches etwaige Schweißnahtfehler inline detektiert und somit die Qualität zuverlässig sichert.

Vorgehensweise
Zunächst werden Belastungsprofile ausgewählter Kontaktstellen ermittelt, die als Kriterien zur späteren Bewertung der Verbindungen verwendet werden. Mittels Infrarot-Kamera wird untersucht, ob sich Unregelmäßigkeiten wie z.B. Poren eindeutig bestimmen lassen. Zur Erfassung des qualitativen, zeitlichen Temperaturverlaufs in einem Bereich des Infrarot- Bildes werden ROIs (Region of Interest) definiert und ausgewertet.

Ergebnisse
Aus den Untersuchungen mittels Thermografiekamera ist zu schließen, dass sich auch beim Werkstoff Kupfer Poren in Form von langsamer abkühlenden Bereichen im Wärmebild abzeichnen. Aus diesem Grund ist für diese Untersuchungen die Überwachung des Abkühlvorgangs der Proben von Bedeutung. Exemplarisch sind im linken Bild die Abkühlkurven einer fehlerfreien und einer fehlerbehafteten Naht zu sehen. Im rechten Bild sind Nahtdefekte wie eine Pore, eine Nahtüberhöhung und ein Wurzelrückfall zu sehen. Bisherige Untersuchungen lassen auf eine zuverlässige Bestimmung der Poren bis zu einer Größe von minimal 0,5 mm schließen.

Abkühlkurve einer fehlerfreien (blau) und einer fehlerhaften (orange) Naht.

Nahtunregelmäßigkeiten (Pore, Nahtüberhöhung, Wurzelrückfall) im Längsschliff einer Kehlnaht (P = 6 kW; v = 2 m/min; Cu/Cu).