德國TRUMPF（通快）于2023年4月20日發布新聞稿：TRUMPF、弗勞恩霍夫ILT和DESY的合作研究介紹了迄今為止最詳細的激光焊接工藝，這要歸功于粒子加速器/弗勞恩霍夫專家Marc Hummel，研究人員首次清楚地證明，通過使用綠色波長的激光器，在焊接高性能電子產品時可以節省原材料。

在高性能電子產品的焊接中，可以節省大量的原材料。這是在德國漢堡亥姆霍茲協會大型粒子物理學研究機構DESY進行的一項調查結果。每一輛電動汽車都配備了高性能電子設備，作為一項關鍵技術，它確保了電池和電機的最佳性能。漢堡的研究人員與高科技公司TRUMPF和弗勞恩霍夫激光技術研究所(Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT)一起，目前正在研究用于制造電動汽車的激光焊接工藝。TRUMPF, Fraunhofer ILT, DESY和亥姆霍茲中心各自提供了他們在X射線，激光源和焊接工藝方面的高度專業知識。研究發現:當使用綠色波長的激光時，產生的廢品率遠遠低于其他激光焊接工藝。能夠使汽車制造商節省原材料，從而有助于制造的可持續性。

圖1：金屬陶瓷基板的“綠色”激光光束焊接。Photo: FraunhoferILT

項目合作伙伴利用赫倫實驗裝置的粒子加速器的明亮X射線進行研究，以每秒幾千到一萬幀的速度拍攝高速圖像。研究人員想利用粒子加速器的研究來找出到底是什么導致了銅焊接工藝的不同。穩定的焊接過程非常重要，因為電動汽車制造商必須焊接數十億個最高質量的連接，弗勞恩霍夫工業技術研究所(Fraunhofer ILT)的科學家馬克·哈梅爾(Marc Hummel)稱。未來，TRUMPF和Fraunhofer ILT計劃將研究擴展到其他領域，如3D打印、激光切割和超短脈沖激光打孔，并將其他行業合作伙伴納入研究領域。

圖2：粒子加速器的研究。TRUMPF和Fraunhofer lT在位于德國漢堡的DESY的粒子加速器上進行了激光焊接研究。Photo: TRUMPF

采用了綠色波長的激光器，廢品率更低

電動汽車對激光技術提出了重大挑戰。銅是制造電動汽車核心部件的最重要材料。這種有色金屬在近紅外(NIR)范圍內僅吸收約5%的激光輻射，并且導熱性非常好。這兩種特性在焊接時都會導致相當大的問題。除了近紅外激光器，TRUMPF在其產品系列中也有綠色波長的激光器。通快汽車行業經理Mauritz M?ller稱，具有綠色波長的激光器是解決這個問題的辦法。使用這些激光器可以更好地焊接銅，銅吸收綠色波長比吸收紅外線要好得多。由于材料更快地達到其熔化溫度，焊接過程也開始得更快，所需的激光功率也更少。更穩定的焊接過程意味著更少的廢品率，從而具有更大的可持續性，這是電動汽車制造的主要問題。

圖3：激光焊接工藝研究。通快和Fraunhofer LT在位于漢堡的德國電子同步加速器DESY》的子加速器上研究了電動汽車高性能電子設備中的銅連接件的激光焊接。Photo: TRUMPF

粒子加速器的實驗

為了詳細研究焊接過程，來自弗勞恩霍夫工業技術研究所的專家與亞琛工業大學激光技術研究所研究合作，在亥姆霍茲中心的實驗裝置上使用了DESY的PETRA III X射線光源。傳統的方法實際上只能看到等離子體的電磁發射。有了DESY的輻射，不僅可以看到融化的內部，而且我們甚至可以看到融化的動態。

圖4：通快與弗勞恩霍夫的合作。通快和FraunhoferILT為粒子加速器的實驗提供了激光源和焊接工藝的專業知識。Photo: TRUMPF

總之，來自Fraunhofer ILT和TRUMPF的團隊使用兩種不同的激光系統(近紅外激光器和綠色波長激光器)研究了DESY的激光焊接過程。對他們來說，這是一個研究工業零件焊接工藝的好機會。例如，飛濺和氣孔是如何形成的，焊接過程中的熱量是如何影響電子部件等敏感部件。

來源：

https://www.ilt.fraunhofer.de/en.html

https://www.trumpf.com/en_INT/