Soldar aluminio herméticamente en serie con láser

Retos

El corazón de los vehículos eléctricos es la batería y la unidad de control de gestión de la batería (BMC). Esta unidad supervisa, controla y optimiza la potencia, la seguridad y la vida útil de la batería regulando parámetros como el estado de carga, la temperatura y la tensión de la celda. La electrónica de potencia instalada transforma la corriente continua de la batería en la corriente alterna que se necesita para la propulsión. En este proceso se genera calor que puede afectar a la electrónica. Para ello se utilizan unidades de refrigeración modernas que se pueden integrar en la carcasa de la BMC como "tapa" hermética contra los fluidos y conectarse al circuito de refrigeración del vehículo. Aquí la unidad de refrigeración debe tener contacto directo con la electrónica de potencia para garantizar una refrigeración eficaz. Por ello es necesario que la unidad de refrigeración sea absolutamente plana. También deben ser ligeras para no aumentar innecesariamente el peso y seguir cumpliendo los requisitos de las pruebas de presión de los fabricantes de automóviles. 

"Nuestro cliente nos pidió una placa de refrigeración de aluminio estirado con unas dimensiones de 900 x 200 milímetros. Todo un reto, incluso para nuestros especialistas más experimentados", explica Joseph Gampp, Jefe de Área de Gestión de Productos de Feinwerktechnik hago. Claro que las tareas complejas motivan al equipo. "Tras exhaustivos ensayos y pruebas con TRUMPF hemos encontrado una solución segura y ya podemos producir la unidad de refrigeración en serie", informa orgulloso Gampp. 

Soluciones

Con BrightLine Weld TRUMPF ofrece un proceso de soldadura acreditado desde hace años que permite el soldeo de acero inoxidable rápido, sin poros y a prueba de gas. La óptica Multifoco desarrollada en 2021 incrementa las posibilidades de uso todavía más: combinada con la BrightLine Weld se consigue incluso soldar aluminio a prueba de presión. Para ello, la óptica divide el haz láser de un láser TruDisk en un anillo y un núcleo, que a su vez se dividen en cuatro puntos y se colocan de tal forma que se crea un baño de fusión común. El keyhole abierto de forma continua impide el colapso del conducto de vapor, lo que permite crear un cordón de soldadura sin poros ni inclusiones de gas, incluso durante el proceso de soldadura rápida. 

Implementación

En un primer momento el equipo de Joseph Gampp intenta soldar la unidad de refrigeración de aluminio con las máquinas existentes. Pero había un problema: los cordones de soldadura inicialmente estancos no pueden soportar las presiones de aplicación requeridas y se rompen. "Este era un criterio decisivo para nuestro cliente, porque el fabricante de automóviles exige las llamadas pruebas de pulsación de presión antes de la homologación", comenta Gampp, para añadir a continuación: "Todo el conjunto debe soportar una determinada presión al menos 100.000 veces. En cuanto lo ensayamos en nuestros componentes de prueba, las soldaduras colapsaron".  

Por ello, los especialistas de hago colaboraron con TRUMPF para desarrollar un proceso estable y, sobre todo, apto para la producción en serie. En el Centro de Aplicaciones Láser de TRUMPF se demuestra rápidamente que todos los retos pueden superarse con la BrightLine Weld y la óptica Multifoco. El cordón de soldadura es tan estable que soporta incluso altas presiones.  y además los parámetros se pueden ajustar de forma tan flexible que el láser suelda incluso cordones largos de forma rápida, segura y sin deformaciones. Algo fundamental porque la unidad de refrigeración debe ser absolutamente plana para estar en contacto directo con la electrónica de potencia en la BMC y poder refrigerar de forma eficaz. "Ahora fabricamos el componente con una planitud reproducible inferior a un milímetro", confirma Gampp.  

Con la adquisición de un sistema de soldadura por láser TruLaser Cell 7040 con BrightLine Weld y óptica de soldadura con tecnología Multifoco, hago cuenta ya con el requisito previo para la producción en serie de la placa de refrigeración. La preserie con unos 3000 componentes ha finalizado. En los próximos seis años deberían salir más de 610.000 unidades de refrigeración de la cinta transportadora de hago. "Hemos conseguido lo que muchos creían imposible", afirma Gampp orgulloso. "Eso es lo que nos distingue del resto". 

Perspectivas

El concepto de la refrigeración integrada en las unidades de control de gestión de la batería es relativamente nuevo, pero tiene un enorme potencial. Por ello, Joseph Gampp espera poder utilizar en otros proyectos los conocimientos adquiridos en su colaboración con TRUMPF. "La tecnología encaja perfectamente en nuestro alineamiento estratégico", afirma, y confía en que el arduo trabajo de desarrollo dé sus frutos. 

Edición: 14/05/2025