Hàn nhôm kín áp hàng loại bằng laser

Các thách thứcn

Trái tim của xe điện là ắc quy và bộ điều khiển quản lý ắc quy (BMC). Hệ thống này theo dõi, điều khiển và tối ưu hóa công suất, độ an toàn và tuổi thọ của ắc quy bằng cách điều chỉnh các thông số như trạng thái sạc, nhiệt độ và điện áp của pin. Thiết bị điện tử công suất tích hợp chuyển đổi dòng điện một chiều của ắc quy thành dòng điện xoay chiều cần thiết cho hệ truyền động. Điều này tạo ra nhiệt, có thể dẫn đến hỏng các thiết bị điện tử. Các thiết bị làm mát hiện đại cung cấp một giải pháp. Chúng có thể được tích hợp vào vỏ BMC như một “nắp che” kín khít và được kết nối với mạch làm mát của xe. Thiết bị làm mát phải tiếp xúc trực tiếp với thiết bị điện tử công suất để đảm bảo làm mát hiệu quả. Điều này đòi hỏi thiết bị làm mát phải hoàn toàn cân bằng. Ngoài ra, chúng phải nhẹ để không làm tăng trọng lượng một cách không cần thiết và vẫn đáp ứng được yêu cầu thử nghiệm áp suất của các nhà sản xuất ô tô. 

Joseph Gampp, Giám đốc phòng Quản lý Sản phẩm tại Feinwerktechnik hago, giải thích: “Khách hàng của chúng tôi yêu cầu một tấm làm mát làm bằng nhôm kéo có kích thước 900 x 200 mm – một thách thức thực sự, ngay cả với những chuyên gia giàu kinh nghiệm nhất của chúng tôi”. Nhưng các nhiệm vụ khó khăn sẽ tạo động lực cho cả đội ngũ. Gampp tự hào báo cáo: “Sau nhiều lần thử nghiệm và kiểm tra với TRUMPF, chúng tôi đã tìm ra giải pháp đáng tin cậy cho quy trình và hiện có thể sản xuất hàng loạt thiết bị làm mát”. 

Các giải pháp

Với BrightLine Weld, TRUMPF cung cấp quy trình hàn laser đã được thử nghiệm trong nhiều năm và cho phép hàn thép không gỉ nhanh chóng, không có lỗ rỗ và kín khí. Hệ thống quang học đa tiêu điểm được phát triển vào năm 2021 giúp tăng thêm khả năng ứng dụng: Khi kết hợp với BrightLine Weld, hệ thống này thậm chí còn cho phép hàn nhôm kín áp. Để thực hiện điều này, hệ thống quang học chia tia laser của TruDisk Lasers thành chùm vòng và chùm lõi, sau đó được chia thành bốn điểm và định vị sao cho tạo thành một vùng nóng chảy chung. Lỗ hơi liên tục mở ngăn không cho lỗ hơi bị sụp, cho phép tạo ra đường hàn không có lỗ rỗ mà không có bọt khí, ngay cả trong quá trình hàn nhanh. 

Triển khai

Ban đầu, đội ngũ của Joseph Gampp đã thử hàn thiết bị làm mát bằng nhôm bằng các máy móc hiện có. Vấn đề cốt lõi là: Đường hàn ban đầu kín không thể chịu được áp suất cần thiết và bị vỡ ra. Gampp cho biết: “Đây là yếu tố quyết định đối với khách hàng của chúng tôi, vì nhà sản xuất ô tô yêu cầu phải thực hiện các thử nghiệm xung áp suất trước khi phê duyệt”, đồng thời nói thêm: “Toàn bộ chi tiết phải chịu được một áp suất nhất định gấp ít nhất 100.000 lần. Ngay khi chúng tôi thử nghiệm điều này trên các bộ phận thử nghiệm của mình, đường hàn của chúng tôi đã bị hỏng."  

Do đó, các chuyên gia hago đã làm việc với TRUMPF để phát triển một quy trình ổn định và trên hết là sẵn sàng sản xuất hàng loạt. Tại Trung tâm ứng dụng laser TRUMPF, mọi thách thức đều có thể được giải quyết nhanh chóng bằng công nghệ BrightLine Weld và quang học đa tiêu điểm. Đường hàn rất chắc chắn, có thể chịu được cả áp suất cao.  Các thông số có thể được điều chỉnh linh hoạt đến mức laser có thể hàn ngay cả những đường hàn dài một cách nhanh chóng, đáng tin cậy và không bị biến dạng. Điều này rất quan trọng vì thiết bị làm mát phải hoàn toàn bằng phẳng để tiếp xúc trực tiếp với các thiết bị điện tử công suất trong BMC và có thể làm mát chúng một cách hiệu quả. Gampp cho biết: “Chúng tôi hiện đang sản xuất linh kiện với độ phẳng có thể tái tạo được dưới một milimét”.  

Bằng cách đầu tư vào hệ thống hàn laser TruLaser Cell 7040 với công nghệ BrightLine Weld và quang học hàn với công nghệ đa tiêu điểm, hago đã đặt nền móng cho việc sản xuất hàng loạt tấm làm mát. Việc sản xuất thí điểm với khoảng 3.000 bộ phận đã được hoàn thành. Trong sáu năm tới, dự kiến hơn 610.000 thiết bị làm mát sẽ được đưa ra khỏi dây chuyền sản xuất hago. Gampp tự hào nói: "Chúng tôi đã đạt được điều mà nhiều người cho là không thể". “Đó là những gì tạo nên chúng tôi.” 

Triển vọng

Khái niệm làm mát tích hợp trong bộ điều khiển quản lý ắc quy tương đối mới nhưng có tiềm năng rất lớn. Do đó, Joseph Gampp hy vọng có thể sử dụng kiến thức thu được thông qua quá trình hợp tác với TRUMPF vào các dự án trong tương lai. Ông nói: “Công nghệ này hoàn toàn phù hợp với định hướng chiến lược của chúng tôi” và tin tưởng rằng công sức phát triển tốn thời gian này sẽ được đền đáp. 

Trạng thái: 14.05.2025