Seriesvetsa aluminium trycktätt med laser

Utmaningar

Hjärtat i elbilar är batteriet och batteristyrenheten (BMC). Det övervakar, styr och optimerar batteriets prestanda, säkerhet och livslängd genom att reglera parametrar som laddningstillstånd, temperatur och cellspänning. Den inbyggda kraftelektroniken omvandlar batteriets likström till den växelström som krävs för drivningen. Detta genererar värme, vilket kan skada elektroniken. Moderna kylaggregat löser detta. De kan integreras i BMC-höljet som ett mediatätt "lock" och anslutas till fordonets kylkrets. Kylenheten måste ha direkt kontakt med kraftelektroniken för att säkerställa effektiv kylning. Detta kräver att kylaggregatet är helt jämnt. Dessutom bör de vara lätta för att inte öka vikten i onödan och ändå uppfylla biltillverkarnas krav på tryckkontroll. 

"Vår kund ville ha en kylplatta av dragen aluminium med måtten 900 x 200 millimeter – en riktig utmaning, även för våra mest erfarna specialister”, förklarar Joseph Gampp, områdeschef för produktledning hos Feinwerktechnik hago. Men svåra uppgifter motiverar teamet. ”Efter omfattande försök och tester med TRUMPF har vi hittat en processäker lösning och kan nu serieproducera kylenheten”, rapporterar Gampp stolt. 

Lösningar

Med BrightLine Weld erbjuder TRUMPF ett lasersvetsförfarande som är beprövat och testat sedan åratal tillbaka och möjliggör snabb, porfri och gastät svetsning av rostfritt stål. MultiFokus-optiken som utvecklades 2021 ökar användningsmöjligheterna ytterligare: I kombination med BrightLine Weld möjliggör den till och med trycktät svetsning av aluminium. För att göra detta delar optiken upp laserstrålen från en TruDisk-laser i en ringstråle och en kärnstråle, vilka i sin tur delas upp i fyra punkter och placeras så att ett gemensamt smältbad skapas. Det resulterar i ett kontinuerligt öppet nyckelhål som förhindrar att ångkanalen kollapsar, vilket möjliggör att en porfri svetsfog utan gasinneslutningar skapas, även under snabba svetsprocesser. 

Genomförande

Inledningsvis försöker Joseph Gampps team svetsa kylenheten i aluminium med hjälp av befintliga maskiner. Problemet: de till en början täta svetsfogarna klarar inte det erforderliga användningstrycket och går sönder. "Detta var en avgörande faktor för vår kund, eftersom biltillverkaren insisterar på så kallade tryckpulseringstester innan godkännande”, säger Gampp och tillägger: ”Hela aggregatet måste motstå ett visst tryck minst 100 000 gånger. Så fort vi provade detta på våra testkomponenter gav våra svetsfogar vika."  

Hago-specialisterna arbetade därför med TRUMPF för att utveckla en stabil och framför allt serieduglig process. I TRUMPF Laser applikationscenter blir det snabbt tydligt att alla utmaningar kan bemästras med BrightLine Weld och multifokus-optiken. Svetsfogen är så stark att den tål även höga tryck.  Parametrarna kan ställas in så flexibelt att lasern kan svetsa även långa fogar snabbt, processäkert och utan distorsion. Detta är viktigt eftersom kylenheten måste vara helt plan så att den har direkt kontakt med kraftelektroniken i BMC:n och kan kyla den effektivt. ”Vi tillverkar nu komponenten med en reproducerbar planhet på mindre än en millimeter”, säger Gampp.  

Genom att investera i en TruLaser Cell 7040 lasersvetsanläggning med BrightLine Weld och svetsoptik med MultiFokus-teknologi har hago lagt grunden för serieproduktion av kylplattan. Förserien med cirka 3 000 komponenter har slutförts. Under de kommande sex åren förväntas över 610 000 kylaggregat produceras hos hago. ”Vi har uppnått det som många trodde var omöjligt”, säger Gampp och tillägger stolt. "Det är det som utmärker oss." 

Framtidsutsikter

Konceptet med integrerad kylning i batteristyrenheter är relativt nytt men har stor potential. Joseph Gampp hoppas därför kunna tillämpa den kunskap som han fått genom sitt samarbete med TRUMPF i framtida projekt. ”Teknologin passar perfekt in i vår strategiska riktning”, säger han och är övertygad om att det tidskrävande utvecklingsarbetet kommer att löna sig. 

Datum: 2025.05.14