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Projektträger | Fördermittelgeber: Bundesministerium für Bildung und Forschung, VDI/VDE-TZ
Aufgabenstellung
Die Anforderungen an leistungselektronische Bauelemente nehmen hinsichtlich Langzeitstabilität und Leistungsdichte stetig zu. Im Rahmen des Forschungsvorhabens wird ein Leistungsmodul entwickelt, das sich durch eine kompakte Bauweise auszeichnet und durch eine zweiseitige Kühlmittelumfließung höheren thermischen Ansprüchen genügt als bisherige Module. Weiterhin soll die Lebensdauer des neuartigen Moduls deutlich über der konventioneller Bauarten liegen.
Vorgehensweise
Die beidseitige Kühlung erfordert zum Schutz der Elektronik eine mediendichte Fügeverbindung der Modulhülle. Aufgrund des dünnwandigen mehrlagigen Aufbaus der Baugruppe aus Aluminium- und Kupferfolien erfolgt die Verbindung durch Laserstrahlschweißen. Der Praxiseinsatz macht mediendichte und mechanisch stabile Schweißnähte notwendig, wobei deren Oberfläche eine geringe Rauheit aufweisen muss, um hohe Korrosionsresistenz zu gewährleisten. Um diese Anforderungen zu erreichen, wird der Einfluss von infraroten und frequenzverdoppelten Strahlquellen, verschiedenen Pulsformen und Prozessgase auf das Schweißergebnis untersucht.
Ergebnisse
Experimentelle Schweißversuche haben gezeigt, dass mediendichte Verbindungen zwischen Metallisierung und Rahmenstruktur mit hervorragenden thermomechanischen und elastischen Kennwerten realisiert werden können. Darüber hinaus werden mit Hilfe einer Pulsformung geringe Schweißnahtrauheiten erreicht, was sich als vorteilhaft bezüglich der Anströmung des Kühlmediums erweist. Weiterhin führen frequenzverdoppelte Strahlquellen beim Schweißen von Kupfer im Vergleich zu IR-Strahlquellen zu einer wesentlich stabileren Schweißnahtausbildung und sind daher für diese Anwendung besonders zu empfehlen.
Querschliff einer Kehlnaht am Überlapp zwischen Rahmen und Metallisierung Parameter: P=2 kW; v=2m/min
