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Batteriekastenbau Hightech-Aluminium mit dem Laser schweißen

Quelle: Pressemitteilung von Scansonic 2 min Lesedauer

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Wer mit einem Elektroauto unterwegs ist, der hat auch einen Batteriekasten dabei. Der muss allerdings hochwertig verschweißt sein. WMG hat das Schweißen für Aluminium jetzt verfeinert.

Leichtbau-Batteriekästen aus hochfestem Aluminium können Briten mit einer speziellen Art des Laserschweißens jetzt hochwertig anfertigen. Deutsches Know-how von Scansonic spielt dabei eine große Rolle ...(Bild: WMG/University of Warwick)
Leichtbau-Batteriekästen aus hochfestem Aluminium können Briten mit einer speziellen Art des Laserschweißens jetzt hochwertig anfertigen. Deutsches Know-how von Scansonic spielt dabei eine große Rolle ...
(Bild: WMG/University of Warwick)

Im Auftrag großer Automobilhersteller entwickelte WMG an der University of Warwick ein neues und nicht zuletzt serienreifes Verfahren zum Laserschweißen von Batteriekästen aus Aluminium. Das WMG-Team wählte dafür die Bearbeitungsoptik ALO4-O von Scansonic aus Berlin, bekannt als Hersteller von Laserbearbeitungssystemen. Die ALO4-O wurde, wie man erfahren darf, speziell für das Schweißen von Batteriegehäusen konzipiert. Der Laserbearbeitungskopf kombiniert dazu die taktile Nahtführung der ALO-Produktfamilie mit dem oszillierenden Laserstrahl einer Remote-Optik, wie die Experten erklären.

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Das WMG erklärt, dass auf der Suche nach der besten Optik für das Forschungsprojekt hat die ALO4-O mit einer Reihe von Eigenschaften überzeugt hat. Denn sie vereint eine Nahfeld-Scan-Optik mit einer taktilen Nahtverfolgung und einer schnellen Modulation der Laserleistung mit einem oszillierenden Laserstrahl. So könne man die Wärmezufuhr steuern und damit die Struktur der Naht sozusagen maßgeschneidert beeinflussen. Letztlich würden auch Schweißrisse eliminiert, während die Bearbeitungsgeschwindigkeit erhöht werden konnte.

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Batteriekästen bilden bekanntlich die Schnittstelle zwischen der Unterbodenstruktur des Fahrzeugs und der Straße. Die Konstruktion dieser Kästen ist nicht trivial. Sie müssen etwa eine genügend hohe Crashfestigkeit und Dimensionstabilität haben sowie wasser- und gasdicht sein. gleichzeitig sollen die Herstellungskosten möglichst niedrig sein. Um Gewicht zu sparen, verwenden immer mehr OEMs deshalb hochfeste 6xxx-Aluminiumlegierungen, betonen die Experten. Das Problem ist allerdings, das die hohe Heißrissanfälligkeit dieser Aluminiumsorten das Schweißen erschwert.

Fast doppelt so feste Schweißnaht am Batteriegehäuse

Im Rahmen der Testreihe konnte das Projektteam im Vergleich zum taktilen Schweißen ohne Oszillation deutliche Verbesserungen bei drei wichtigen Parametern des Schweißüprozesses für Aluminium erzielen. Erstens ist anzumerken, dass die Strahloszillation bei einer mittleren bis hohen Prozessgeschwindigkeit (4,8 Meter pro Minute) die Nahtfestigkeit um bis zu 70 Prozent erhöht. Zweitens konnte die Wärmezufuhr mit Blick auf die Soll-Verbindungsfestigkeit um 50 Prozent reduziert werden. Aufgrund der Kombination von Drahtvorschub und Strahloszillation könne man auf sogenannte Spots verzichten, die größer als der Draht sind. Das erlaube auch eine verringerte Laserleistung beim Schweißen, weswegen sich die sonst drohenden thermischen Verformungen reduzieren ließen und spare natürlich auch Energie. Drittens bewiesen die Tests mit der Laserstrahloszillation eine garantierte Spaltüberbrückung von bis zu 45 Prozent der oberen Materialdicke des zu schweißenden Aluminiumbauteils. Das sei sogar mit einem reinen Remote-Laserschweißsystem vergleichbar.

Im Projekt wurde aber nicht nur die Machbarkeit dieser Art des Batteriegehäuseschweißens bewiesen, sondern es wurden auch Prototypen entwickelt. Die Laserapplikationslabors sowohl bei WMG als auch bei Scansonic sind außerdem bestens darauf vorbereitet, weitere Optimierungen der Prozesse für die Batteriegehäusefertigung aus der Taufe zu heben.

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