Aufgabenstellung
Die zunehmende Hybridisierung und Elektrifizierung im Fahrzeugsektor erfordert die Entwicklung von leistungsstarken Elektromotoren. Durch die in Fahrzeugen vorgegebenen Randbedingungen steigen die elektrischen und thermomechanischen Anforderungen an die Fügestellen in diesen Bauteilen. 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 für deren Vermeidung ableiten zu können.

Vorgehensweise
Im ersten Schritt erfolgt die Evaluierung verschiedener Strahlquellen und Schweißstrategien im Hinblick auf deren Prozesseignung. Hierbei sind der Energieverbrauch, erreichbare Taktzeiten, die Toleranz gegenüber Fertigungsabweichungen wie beispielsweise Fügespalte sowie der benötigte Anbindungsquerschnitt die Hauptkriterien für die Bewertung des untersuchten Prozesses. Aufgrund der hohen Wärmeleitfähigkeit des Kupfers wirkt sich die Wärmeabfuhr durch die Vorrichtung auf den erreichbaren Anbindungsquerschnitt aus. Bisher wird überprüft, inwieweit sich die Wärmeabfuhr durch verschiedene Einspannbedingungen und Vorrichtungskonzepte beeinflussen lässt. Zusätzlich soll die Aufzeichnung des Prozesses durch synchronisierte Hochgeschwindigkeitskameras die dreidimensionale Erfassung und Dokumentation der Flugbahnen sowie der Abmaße der Schweißspritzer ermöglichen, um anschließend geeignete prozesstechnische Gegenmaßnahmen und vorrichtungstechnische Schutzmaßnahmen ergreifen zu können.

Ergebnisse
Die Anwendung verschiedener Schweißstrategien und Fügestoßkombinationen führt zu zwei möglichen Verbindungsvarianten deren wirtschaftlich technologische Bewertung aktuell erfolgt. Im Hinblick auf die Evaluation unterschiedlicher Strahlquellen konnten aufgrund der hohen Wärmeleitfähigkeit des Kupfers die bisher höchsten Stromtragfähigkeiten sowie die kürzesten Taktzeiten bei der Verwendung infraroter Strahlquellen hoher Leistung und schneller Vorschubgeschwindigkeiten im Dauerstrichbetrieb erzielt werden.