Elektromobilität ist einer der Schwerpunkte der Laser World of Photonics, die vom 24. bis 27. Juni 2019 in München stattfindet. Scansonic stellt dort ihre neue Laseroptik vom Typ RLW-S vor. Sie wurde speziell für das anspruchsvolle Schweißen von Kupfer-Hairpins bei der Produktion von Elektromotoren entwickelt.
Lage von Hairpins sicher erkennen
Bei der Fertigung der Statoren setzen immer mehr Hersteller auf Kupfer-Hairpins anstelle von Kupferdrahtwicklungen. Dabei werden die wie Haarnadeln geformten Teile aufgesteckt und deren Köpfe miteinander mit dem Laserstrahl verschweißt. Pro Stator sind das zwischen 160 und 220 Hairpins, die in einem Zeitfenster von maximal 60 bis 120 s verarbeitet werden. Die Elektromotoren gewinnen dadurch an Leistung bei reduzierter Baugröße.
Die größte Herausforderung war bisher, die Lage der Hairpins sicher zu erkennen. Grund dafür ist, dass die Oberflächen der Hairpins aufgrund der mechanischen Vorverarbeitung unterschiedlich stark reflektieren können. Das erschwert die Bildverarbeitung.
Zudem ist der Laserschweißprozess selbst extrem anspruchsvoll, weil Kupfer bei Raumtemperatur eine sehr geringe Absorption aufweist. Diese steigt jedoch während des Schweißvorgangs zusammen mit der Temperatur stark an, verbunden mit der hohen Wärmeleitfähigkeit und der geringen Schmelzbadviskosität des Materials.
Laseroptik erhöht Leistung und Prozesssicherheit
Scansonic-Optiken, -Sensoren sowie -Systeme zur Prozessüberwachung finden speziell im Automobilbau, dem Schienenfahrzeugbau und der Energietechnik Anwendung. Die neue Laseroptik vom Typ RLW-S ist eine der jüngsten Entwicklungen und wird laut Hersteller bereits erfolgreich in der Fertigung namhafter Automobilzulieferer eingesetzt.
Das auf Laserscannern basierende System lenkt den Laserstrahl bis auf Zehntelmillimeter genau. Möglich macht das eine integrierte Kamera, die in der Lage ist, den Bearbeitungspunkt genau zu identifizieren. Auf diese Weise kann der Schweißprozess exakt nach einem vorgegebenen Muster ausgeführt werden.
Gleichzeitig soll die Kamera eine permanente Prozessüberwachung und damit eine hohe Prozesssicherheit gewährleisten. Kunden erhalten dadurch eine hohe Verlässlichkeit mit festen, porenfreien Nähten bei hoher Reproduktionsrate. Vorhandene Laserquellen lassen sich in die Bearbeitungsstrategie integrieren.
Weitere Produktvorstellungen
Auf der Messe zeigt Scansonic neben der RLW-S weitere Laserschweiß- und -lötoptiken, Lösungen zur Prozessbeobachtung sowie Sensoren. Mitunter wird etwa die ALO4 vorgestellt. Dabei handelt es sich um die nächste Generation der ALO-Bearbeitungsoptik zur taktilen Nahtführung im Karosseriebau.
