Aufgabenstellung

Im Projekt wurden neue Möglichkeiten zur Kontaktierung von Leistungselektronik und Antriebsmaschinen in der Elektromobilität untersucht. Dazu sollten geeignete Schweißstrategien für elektrisch gut leitende und thermomechanisch belastbare Verbindungen entwickelt werden. Darüber hinaus sollte untersucht werden, ob im Prozess entstehende Schweißnahtdefekte mittels Thermographie zuverlässig inline detektierbar sind.

Vorgehensweise

Die Entwicklung der Schweißstrategien für verschiedene Fügegeometrien erfolgte in Form von Variation der Parameter Laserleistung und Vorschubgeschwindigkeit, Schweißbahnkontur, Nahtanzahl, etc.. Die erzeugten Anbindungsquerschnitte und entstandenen Nahtdefekte wurden mittels metallografischer Auswertung vor und nach einer Belastung analysiert. Zur inline Qualitätskontrolle mittels Infrarot-Thermographie wurde zunächst die generelle Detektierbarkeit von Poren mit dieser Methode untersucht. Hierfür wurden die Emissionsprofile defektfreier und defekt-behafteter Proben miteinander abgeglichen, um Unterschiede im Abkühlverhalten zu ermitteln, siehe Abbildung rechts.

Ergebnisse

Im Vorhaben wurde gezeigt, dass das Laserstrahlschweißverfahren ein geeigneter Prozess ist, um niederohmige, stoffschlüssige Verbindungen zu generieren, die sich im Gegensatz zu Schraubverbindungen durch ein geringeres Gewicht und einen geringeren elektrischen Widerstand auszeichnen. Darüber hinaus wurde gezeigt, dass sich die Verwendung grüner Laserstrahlung auf die Größe des Parameterfensters, die Wärmebelastung der Bauteile und die Stabilität des Schweißprozesses positiv auswirkt, siehe Abbildung links. Zudem konnte die IR-Thermografie erfolgreich zur Detektion von Performance-reduzierenden Poren im Rahmen der Qualitätsüberwachung qualifiziert werden.