Soldagem a laser estanque de alumínio em série

Desafios

O coração dos veículos elétricos é a bateria e o controlador de gestão da bateria (BMC). Ele monitora, controla e otimiza o desempenho, a segurança e a vida útil da bateria, regulando parâmetros como estado de carga, temperatura e tensão da célula. A eletrônica de potência integrada converte a corrente contínua da bateria na corrente alternada necessária para o acionamento. Isso cria calor que pode afetar os componentes eletrônicos. Unidades de refrigeração modernas podem auxiliar. Eles podem ser integradas na carcaça do BMC como uma "tampa" estanque e conectados ao circuito de refrigeração do veículo. A unidade de refrigeração deve ter contato direto com a eletrônica de potência para garantir uma refrigeração eficaz. Por isso, é necessário que a unidade de refrigeração seja totalmente plana. Elas também devem ser leves para não aumentar desnecessariamente o peso e ainda atender aos requisitos de teste de pressão dos fabricantes de automóveis. 

"Nosso cliente solicitou uma placa de refrigeração feita de alumínio trefilado medindo 900 x 200 milímetros – um verdadeiro desafio, mesmo para nossos especialistas mais experientes", afirma Joseph Gampp, chefe de gerenciamento de produtos da Feinwerktechnik hago. Mas tarefas difíceis motivam a equipe. "Após extensas experiências e testes com a TRUMPF, encontramos uma solução confiável para o processo e agora podemos produzir a unidade de refrigeração em série", relata Gampp com orgulho. 

Soluções

Com o BrightLine Weld, a TRUMPF oferece um processo de soldagem a laser testado e comprovado há anos e que permite uma soldagem de aço inoxidável rápida, sem poros e estanque a gases. A óptica Multifocal desenvolvida em 2021 aumenta ainda mais as possibilidades de aplicação: em combinação com o BrightLine Weld, permite até mesmo a soldagem estanque de alumínio. Para isso, o sistema óptico divide o raio laser de um laser TruDisk em raio do anel e raio do núcleo, o qual é novamente dividido em quatro pontos e posicionado de forma a criar uma poça de fusão conjunta. O capilar de vapor aberto continuamente evita o colapso do canal de vapor, o que permite a criação de um cordão de solda sem poros e sem inclusões de gás, mesmo durante o processo de soldagem rápido. 

Implementação

Inicialmente, a equipe de Joseph Gampp tentou soldar a unidade de refrigeração de alumínio utilizando as máquinas existentes. O cerne da questão: os cordões de solda inicialmente estanques não suportavam as pressões de aplicação exigidas e se rompiam. "Esse foi um critério decisivo para o nosso cliente porque o fabricante de automóveis insiste nos chamados testes de pulsação de pressão antes da aprovação", diz Gampp e explica: "Todo o conjunto tem que suportar uma determinada pressão pelo menos 100.000 vezes. Assim que testamos isso em nossos componentes de teste, nossos cordões de solda começavam a falhar."  

Com a TRUMPF, os especialistas da hago trabalharam em um processo de produção estável e, acima de tudo, adequado para a série. No Centro de Aplicação Laser da TRUMPF fica rapidamente evidente que todos os desafios podem ser superados com o BrightLine Weld e a óptica multifocal. O cordão de solda é tão estável que pode suportar altas pressões.  Os parâmetros podem ser ajustados de forma tão flexível que o laser solda até mesmo cordões longos de forma rápida, com processo seguro e sem deformação. Isso é importante porque a unidade de refrigeração deve ser absolutamente plana para que esteja em contato direto com a eletrônica de potência do BMC e possa resfriá-la de forma eficaz. "Agora fabricamos o componente com uma planicidade reproduzível de menos de um milímetro", diz Gampp.  

Ao investir em um sistema de soldagem a laser TruLaser Cell 7040 com BrightLine Weld e óptica de soldagem com tecnologia Multifocal, a hago criou os pré-requisitos para a produção em série da placa de refrigeração. A pré-série com cerca de 3.000 componentes foi concluída. Espera-se que mais de 610.000 unidades de refrigeração saiam da linha de produção da hago nos próximos seis anos. "Conseguimos o que muitos pensavam ser impossível", afirma Gampp e acrescenta com orgulho. "Isso é o que nos define." 

Perspectiva

O conceito de refrigeração integrada em controladores de estão da bateria é relativamente novo, mas tem um grande potencial. Joseph Gampp espera, portanto, poder utilizar o conhecimento adquirido ao trabalhar com a TRUMPF em outros projetos. "A tecnologia combina perfeitamente com nossa orientação estratégica" ele diz e acredita que o longo tempo de desenvolvimento valerá a pena. 

Atualização: 14/05/2025