Les expériences d'une équipe allemande prouvent que le soudage de l'électronique automobile au laser à lumière verte peut considérablement économiser des matières premières

Une équipe de recherche collaborative allemande a récemment annoncé une avancée dans laquelle ils ont travaillé ensemble pour fournir les informations les plus détaillées sur le processus de soudage au laser à ce jour. L'équipe conjointe a clairement démontré pour la première fois que la matière première peut être économisée lors du soudage de composants électroniques haute performance grâce à l'utilisation de lasers à longueur d'onde verte.
L'équipe inclut les résultats d'une enquête réalisée en collaboration entre TRUMPF, le Fraunhofer ILT et DESY, un grand institut de recherche en physique des particules de l'association allemande Helmholtz. Chaque véhicule électrique est équipé d'une électronique haute performance en tant que technologie clé qui assure des performances optimales de la batterie et du moteur.
Plusieurs des entreprises et institutions mentionnées ci-dessus travaillent ensemble sur les procédés de soudage au laser pour la fabrication de véhicules électriques, apportant respectivement leurs connaissances hautement spécialisées des rayons X, des sources laser et des procédés de soudage. Ils ont constaté que lors de l'utilisation de lasers à longueur d'onde verte, le taux de rebut généré est bien inférieur à celui d'autres procédés de soudage au laser, aidant ainsi les constructeurs automobiles à réaliser d'importantes économies de matières premières et à bénéficier d'une fabrication plus durable.
Au cours de l'étude, ils ont pris des images à grande vitesse à plusieurs milliers à 10 000 images par seconde, dans l'espoir d'utiliser des rayons X à pédale d'accélérateur à particules pour étudier et comprendre exactement ce qui cause la différence dans les résultats de soudage du cuivre.
Marc Hummel, scientifique à l'Institut de technologie Fraunhofer (Fraunhofer ILT), a noté qu'un processus de soudage stable est important car les fabricants de véhicules électriques doivent souvent réaliser des milliards de connexions de haute qualité. À l'avenir, TRUMPF et Fraunhofer ILT prévoient d'étendre leurs recherches à d'autres domaines, tels que l'impression 3D, la découpe laser et le poinçonnage laser à impulsions ultracourtes, et d'inclure d'autres partenaires industriels dans les équipes collaboratives susmentionnées.
Réduction des taux de rebut avec les lasers à longueur d'onde verte
Le processus de fabrication des véhicules électriques pose un très gros défi à la technologie laser. Le cuivre est le matériau le plus important pour la fabrication des composants de base des véhicules électriques, un métal non ferreux qui n'absorbe qu'environ 5 % du rayonnement laser dans le proche infrarouge (NIR) et qui a une très bonne conductivité thermique. Malheureusement, ces deux propriétés peuvent causer des problèmes considérables lors du soudage. Par conséquent, ces processus nécessitent généralement un contrôle nucléaire approfondi ultérieur.
En plus des lasers NIR, des lasers à longueur d'onde verte sont également disponibles dans la gamme de produits Trumpf. Les lasers avec des longueurs d'onde vertes sont la solution à ce problème », note Mauritz Mοller, directeur de l'industrie automobile de Trumpf. En fait, le cuivre peut être mieux soudé en utilisant ces lasers.
Le cuivre absorbe bien mieux les longueurs d'onde vertes que l'infrarouge. Étant donné que le matériau atteint sa température de fusion plus rapidement, le processus de soudage démarre également plus rapidement et nécessite moins de puissance laser. Enfin, un processus de soudage plus stable entraîne également des taux de rebut plus faibles, ce qui contribue à une fabrication plus durable.
Expériences de pédale d'accélérateur à particules
Pour étudier en détail le processus de soudage, des experts de l'Institut Fraunhofer de technologie industrielle en Allemagne ont conclu une collaboration avec l'Institut de technologie laser de l'Université RWTH d'Aix-la-Chapelle en Allemagne, où ils utilisent la source de lumière à rayons X PETRA III de DESY dans un installation expérimentale au Centre Helmholtz en Allemagne.
Marc Hummel explique : « Les méthodes conventionnelles ne peuvent en fait voir que l'émission électromagnétique du plasma. Avec le rayonnement de DESY, nous pouvons non seulement voir l'intérieur de la fusion, mais nous pouvons même voir la dynamique de la fusion en temps réel.
À cette fin, l'équipe de Fraunhofer ILT et Trumpf a étudié le processus de soudage au laser à DESY en utilisant deux systèmes laser différents (laser proche infrarouge et laser à longueur d'onde verte.) Mauritz Mοller a déclaré : "Pour nous, c'est une excellente occasion d'étudier le processus de soudage de pièces industrielles. Par exemple, comment les projections et la porosité se forment et comment la chaleur du processus de soudage affecte les pièces sensibles telles que les composants électroniques.