Sudarea în serie a aluminiului etanș la presiune cu laser

Provocări

Componenta centrală a vehiculelor electrice este bateria și controlerul de administrare a bateriei (BMC). Acesta monitorizează, controlează și optimizează performanța, siguranța și durata de viață a bateriei, reglând parametri precum starea de încărcare, temperatura și tensiunea celulelor. Sistemul electronic de performanță integrat transformă curentul continuu al bateriei în curent monofazat necesar pentru acționare. Totodată, se produce căldură care poate afecta circuitele electronice. Unitățile moderne de răcire oferă o soluție. Acestea pot fi integrate în carcasa BMC sub formă de „capac” etanș la fluide și racordate la circuitul de răcire al autovehiculului. Totodată, unitatea de răcire trebuie să fie în contact direct cu partea electronică de putere pentru a asigura o răcire eficientă. Pentru aceasta, este necesar ca unitatea de răcire să fie perfect plană. În plus, acestea trebuie să fie ușoare, pentru a nu majora inutil greutatea și pentru a respecta totuși cerințele producătorilor de automobile în materie de rezistență la presiune. 

„Clientul nostru a solicitat o placă de răcire din aluminiu extrudat cu cotele 900 x 200 milimetri – o adevărată provocare chiar și pentru cei mai experimentați specialiști ai noștri”, povestește Joseph Gampp, director de departament Managementul produselor la Feinwerktechnik hago. Însă sarcinile dificile motivează echipa. „După numeroase încercări și teste cu TRUMPF, am găsit o soluție cu fiabilitate a procesului și putem produce acum unitatea de răcire în serie”, relatează Gampp cu mândrie. 

Soluții

Cu BrightLine Weld, TRUMPF oferă un proces de sudare cu laser testat de ani de zile, care permite sudarea rapidă, fără pori și etanșă la gaze a oțelului inox. Sistemul optic cu focalizare multiplă dezvoltat în 2021 majoră și mai mult posibilitățile de utilizare: în combinație cu BrightLine Weld, acesta permite chiar și sudarea etanșă la presiune a aluminiului. În acest scop, sistemul optic împarte fasciculul laser al unui laser TruDisk într-un fascicul inelar și unul central, care sunt apoi divizate în patru puncte și poziționate astfel încât să se creeze o baie de topire comună. Canalul de vapori deschis continuu rezultat ca urmare împiedică colapsul canalului de vapori, ceea ce permite realizarea unei îmbinări sudate fără pori și fără incluziuni de gaz, chiar și în cazul unui proces de sudură rapid. 

Implementare

La început, echipa condusă de Joseph Gampp încearcă să sudeze unitatea de răcire din aluminiu cu mașinile existente. Punctul critic: îmbinările sudate, inițial etanșe, nu rezistă la presiunile de utilizare necesare și se rup. „Acesta a fost un criteriu decisiv pentru clientul nostru, deoarece producătorul de automobile insistă asupra efectuării unor teste de pulsație a presiunii înainte de omologare”, spune Gampp și provoacă: ”Întreaga componentă trebuie să reziste la o anumită presiune de cel puțin 100.000 de ori. Imediat ce am încercat acest lucru pe piesele noastre de testare, îmbinările sudate au cedat.“  

De aceea, împreună cu TRUMPF, specialiștii hago au lucrat la un proces stabil și, mai ales, adecvat pentru producția în serie. În centrul de aplicații laser TRUMPF se vede rapid că toate provocările pot fi depășite cu BrightLine Weld și sistemul optic cu focalizare multiplă. Îmbinarea sudată este atât de stabilă încât rezistă chiar și la presiuni ridicate.  Totodată, parametrii pot fi reglați atât de flexibil încât laserul sudează rapid, cu fiabilitate a procesului și fără deformări chiar și îmbinări lungi. Acest lucru este important, deoarece unitatea de răcire trebuie să fie perfect plană pentru a fi în contact direct cu componentele electronice de putere din BMC și pentru a le putea răci eficient. „În prezent, finalizăm componenta cu o planeitate reproductibilă de sub un milimetru”, spune Gampp.  

Prin investiția într-o instalație de sudare cu laser TruLaser Cell 7040 cu BrightLine Weld și sistem optic de sudură cu tehnologie de focalizare multiplă, hago a creat condițiile necesare pentru producția de serie a plăcilor de răcire. Seria preliminară cu aproximativ 3.000 de componente este încheiată. În următorii șase ani, peste 610.000 de unități de răcire vor ieși de pe banda de producție de la hago. „Am reușit ceea ce mulți considerau imposibil”, spune Gampp și adaugă cu mândrie. „Asta ne definește.” 

Perspectivă

Conceptul de răcire integrată în controlerele de administrare a bateriilor este relativ nou, dar are un potențial mare. Prin urmare, Joseph Gampp speră că experiența acumulată în colaborarea cu TRUMPF va putea fi utilizată și în alte proiecte. „Tehnologia se potrivește perfect cu poziționarea noastră strategică.“, spune el, fiind încrezător că munca de dezvoltare care necesită mult timp va da roade. 

Ediția: 14.05.2025