Laserlösungen für Batterieproduktion

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Das Technologieunternehmen Trumpf hat auf der Battery Show Europe in Stuttgart Laseranwendungen für die Lithium-Ionen-Batteriefertigung präsentiert.

„Von der Elektrodenfertigung über das Kontaktieren der Zellen zu größeren Einheiten bis zum fertigen Batteriepack – wir bedienen die ganze Brandbreite“, sagt Johannes Bührle, Leiter Mobilität bei Trumpf. Das Unternehmen hat bereits seit Jahren viel Erfahrung mit chinesischen und koreanischen Batterieherstellern bei Laserapplikationen gesammelt und ist heute Partner aller wichtigen Batterieproduzenten, sowohl in Asien wie in Europa und den USA.

E-Mobilität nimmt Fahrt auf – Lasertechnik profitiert

Trumpf profitiert dabei vom Trend zur Elektromobilität. Allein im letzten Geschäftsjahr hat konnten mehr als 1.000 Laser für die Batteriefertigung verkauft werden. „Die E-Mobilität kommt jetzt weltweit richtig in Schwung. Die politischen und wirtschaftlichen Rahmenbedingungen verleihen der E-Mobilität weiteren Schub. Auch in Europa entstehen jetzt Batteriefabriken mit Multi-Gigawatt-Kapazitäten. All diese Fabriken benötigen Laser für ihre Fertigung“, erklärt Bührle.

Heute ist ein Großteil der Anwendungen im Bereich der Hochleistungslaser angesiedelt – es kommen also Laser mit mindestens 3 kW Leistung zum Einsatz. Zur Steigerung der Produktivität in der Fertigung tendieren die Hersteller zu Lasern mit höherer Leistung.

Scheibenlaser-Schweißsystem beschleunigt Fertigung der Batteriezellen

Ein Beispiel für die zahlreichen Laseranwendungen in der Batteriefertigung ist das Busbarschweißen, das Kontaktieren einzelner Batteriezellen. Trumpf bietet dafür ein System bestehend aus dem sechs und mehr kW starken Scheibenlaser TruDisk, Bearbeitungsoptiken, Prozessensorik – zum Beispiel für die Kontrolle der Einschweißtiefe – sowie die entsprechende Software und Steuerung an. Das Zusammenspiel dieser Komponenten und das umfassende Anwendungswissen beschleunigt die Produktion der Batteriezellen und verringert den Ausschuss.

Spezialist für Can-Cap-Schweißen

Eine weitere Anwendung ist das sogenannte Can-Cap-Schweißen – also das mediendichte Verschließen des Deckels (Cap) mit dem Batteriegehäuse (Can). Trumpf-Laser verschließen die mit Elektrodenpaketen bestückten Aluminiumgehäuse mit dem Deckel poren- und rissfrei. Hohe Qualität ist hier besonders wichtig. Selbst kleinste Risse könnten zu gefährlichen Fehlfunktionen der Batterien führen. Die Trumpf-Technologie Bright Line Weld sorgt für spritzerarmes Schweißen und höchste Prozessstabilität. Herzstück dieses Systems ist ein Zwei-in-eins-Laserlichtkabel mit einem inneren und einem äußeren Faserkern.

Gasdichtes Schweißen von Alu-Wärmetauschern mit Lasern möglich

Das gasdichte Schweißen von Wärmetauschern für Batterie Packs ist besonders anspruchsvoll. Wärmetauscher bestehen aus speziellen Aluminiumlegierungen, die die Hersteller bislang oft noch mittels Löttechnik fertigen. „Der Laser wird mittelfristig die Löttechnik ersetzen. Dafür muss er aber besonders schnell schweißen“, erläutert Bührle. Trumpf hat eine Mehrfach-Fokus-Optik entwickelt, die Schweißgeschwindigkeiten von mehr als 15 Metern pro Minute ermöglicht.

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