Alumínium nyomástömör hegesztése sorozatban a lézerrel

Kihívások

Az elektromos járművek központi eleme az akkumulátor és az akkumulátorkezelő vezérlő (BMC). Ez felügyeli, vezérli és optimalizálja az akkumulátor teljesítményét, biztonságát és élettartamát az olyan paraméterek szabályozásával, mint a töltöttségi szint, a hőmérséklet és a cellafeszültség. A beépített teljesítményelektronika átalakítja az akkumulátor egyenáramát a hajtáshoz szükséges váltóárammá. Eközben hő keletkezik, ami korlátozhatja az elektronikát. A modern hűtőegységek segítséget nyújtanak. Közegtömör "fedélként" integrálhatók a BMC burkolatába és csatlakoztathatók a jármű hűtőkörébe. A hűtőegység közvetlenül kell érintkezzen a teljesítményelektronikával, hogy hatékony hűtést tudjon biztosítani. Ehhez a hűtőegységnek abszolút egyenletesnek kell lennie. Továbbá könnyűnek kell lenniük, hogy ne növeljék feleslegesen a súlyt és mégis megfeleljenek a járműgyártók nyomásellenőrzési követelményeinek. 

"Ügyfelünk egy 900 x 200 milliméteres húzott alumínium hűtőlapot igényelt - igazi kihívás, még tapasztalt szakértőinknek is", meséli Joseph Gampp, a Feinwerktechnik hago termékmenedzsment osztályvezetője. De a nehéz feladatok motiválják a csapatot. "A TRUMPF-al együtt végzett terjedelmes kísérletek és tesztek után találtunk egy folyamatbiztos megoldást és most sorozatban tudjuk gyártani a hűtőegységet", jelenti büszkén Gampp. 

Megoldások

A BrightLine Weld által a TRUMPF egy már évek óta bevált lézeres hegesztési eljárást kínál, amely lehetővé teszi a rozsdamentes acél gyors, pórusmentes és gáztömör hegesztését. A 2021-ben kifejlesztett multifókuszos optika még jobban növeli az alkalmazási lehetőségek számát: A BrightLine Weld-del kombinálva ezzel még az alumínium nyomástömör hegesztése is sikerül. Ehhez az optika egy TruDisk lézer lézersugarát gyűrű- és magsugárra osztja el, amelyek négy pontban ismét elosztódnak és úgy kerülnek elhelyezésre, hogy egy közös hegfürdő keletkezzen. Ezáltal a keletkező, folyamatosan nyitva lévő gőzcsatorna megakadályozza a gőzcsatorna kollabálását, ami gyors hegesztési folyamat esetén is lehetővé teszi a gázzárványok nélküli, pórusmentes hegesztési varrat bevitelét. 

Megvalósítás

Először Joseph Gampp csapata megpróbálta az alumínium hűtőegységet a meglévő gépekkel hegeszteni. A döntő pont: Az eleinte tömör hegesztési varratok nem bírták ki a szükséges alkalmazási nyomásokat és felszakadtak. "Ez ügyfelünk számára egy döntő kritérium volt, mivel a járműgyártó úgynevezett nyomás pulzációs teszteken való engedélyezés előtt áll", mondja Gampp és kifejti: "A teljes részegység minimum 100.000-szer kell ellenálljon egy bizonyos nyomásnak. Amint teszt alkatrészeinkkel ezt kipróbáltuk, hegesztési varrataink összerogytak."  

A TRUMPF-al együtt a hago szakértők ezért egy stabil és mindenekelőtt sorozatképes folyamaton morfondíroztak. A TRUMPF lézer alkalmazásközpontban hamar kiderült, hogy a BrightLine Weld és a multifókuszos optika segítségével minden követelmény teljesíthető. A hegesztési varrat olyan stabil, hogy magas nyomásoknak is ellenáll.  A paraméterek pedig annyira rugalmasan állíthatók be, hogy a lézer a hosszú varratokat is gyorsan, folyamatbiztosan és torzulásmentesen hegeszti. Ez fontos, mivel a hűtőegységnek abszolút egyenletesnek kell lennie, hogy közvetlen érintkezésben legyen a teljesítményelektronikával a BMC-ben, és hatékonyan tudja hűteni azt. "Közben egy milliméternél kisebb reprodukálható egyenletességgel gyártjuk az alkatrészt", mondja Gampp.  

A BrightLine Weld-del és multifókusz technológiával rendelkező TruLaser Cell 7040 lézerhegesztő berendezésbe való befektetéssel a hago kipipálta a hűtőlap sorozatgyártásának előfeltételét. A kereken 3.000 alkatrészes előszéria befejeződött. A következő hat évben több, mint 610.000 hűtőegység fogja elhagyni a hago gyártószalagát. "Sikerült, amit lehetetlennek hittünk", mondja Gampp és büszkén hozzáteszi. "Ettől vagyunk mi mások." 

Távlatok

Az akkumulátorkezelő vezérlőkbe integrált hűtő koncepciója viszonylag új, azonban nagy potenciállal rendelkezik. Ezért Joseph Gampp reméli, hogy a TRUMPF-fal való együttműködés során szerzett tudást további projekteknél is fogják tudni alkalmazni. "A technológia tökéletesen beleillik a stratégiai beállítottságunkba", mondja, és bízik benne, hogy az időigényes fejlesztési munka majd kifizetődik. 

Állapot: 2025.05.14.