德国TRUMPF（通快）于2023年4月20日发布新闻稿：TRUMPF、弗劳恩霍夫ILT和DESY的合作研究介绍了迄今为止最详细的激光焊接工艺，这要归功于粒子加速器/弗劳恩霍夫专家Marc Hummel，研究人员首次清楚地证明，通过使用绿色波长的激光器，在焊接高性能电子产品时可以节省原材料。

在高性能电子产品的焊接中，可以节省大量的原材料。这是在德国汉堡亥姆霍兹协会大型粒子物理学研究机构DESY进行的一项调查结果。每一辆电动汽车都配备了高性能电子设备，作为一项关键技术，它确保了电池和电机的最佳性能。汉堡的研究人员与高科技公司TRUMPF和弗劳恩霍夫激光技术研究所(Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT)一起，目前正在研究用于制造电动汽车的激光焊接工艺。TRUMPF, Fraunhofer ILT, DESY和亥姆霍兹中心各自提供了他们在X射线，激光源和焊接工艺方面的高度专业知识。研究发现:当使用绿色波长的激光时，产生的废品率远远低于其他激光焊接工艺。能够使汽车制造商节省原材料，从而有助于制造的可持续性。

图1：金属陶瓷基板的“绿色”激光光束焊接。Photo: FraunhoferILT

项目合作伙伴利用赫伦实验装置的粒子加速器的明亮X射线进行研究，以每秒几千到一万帧的速度拍摄高速图像。研究人员想利用粒子加速器的研究来找出到底是什么导致了铜焊接工艺的不同。稳定的焊接过程非常重要，因为电动汽车制造商必须焊接数十亿个最高质量的连接，弗劳恩霍夫工业技术研究所(Fraunhofer ILT)的科学家马克·哈梅尔(Marc Hummel)称。未来，TRUMPF和Fraunhofer ILT计划将研究扩展到其他领域，如3D打印、激光切割和超短脉冲激光打孔，并将其他行业合作伙伴纳入研究领域。

图2：粒子加速器的研究。TRUMPF和Fraunhofer lT在位于德国汉堡的DESY的粒子加速器上进行了激光焊接研究。Photo: TRUMPF

采用了绿色波长的激光器，废品率更低

电动汽车对激光技术提出了重大挑战。铜是制造电动汽车核心部件的最重要材料。这种有色金属在近红外(NIR)范围内仅吸收约5%的激光辐射，并且导热性非常好。这两种特性在焊接时都会导致相当大的问题。除了近红外激光器，TRUMPF在其产品系列中也有绿色波长的激光器。通快汽车行业经理Mauritz Möller称，具有绿色波长的激光器是解决这个问题的办法。使用这些激光器可以更好地焊接铜，铜吸收绿色波长比吸收红外线要好得多。由于材料更快地达到其熔化温度，焊接过程也开始得更快，所需的激光功率也更少。更稳定的焊接过程意味着更少的废品率，从而具有更大的可持续性，这是电动汽车制造的主要问题。

图3：激光焊接工艺研究。通快和Fraunhofer LT在位于汉堡的德国电子同步加速器DESY》的子加速器上研究了电动汽车高性能电子设备中的铜连接件的激光焊接。Photo: TRUMPF

粒子加速器的实验

为了详细研究焊接过程，来自弗劳恩霍夫工业技术研究所的专家与亚琛工业大学激光技术研究所研究合作，在亥姆霍兹中心的实验装置上使用了DESY的PETRA III X射线光源。传统的方法实际上只能看到等离子体的电磁发射。有了DESY的辐射，不仅可以看到融化的内部，而且我们甚至可以看到融化的动态。

图4：通快与弗劳恩霍夫的合作。通快和FraunhoferILT为粒子加速器的实验提供了激光源和焊接工艺的专业知识。Photo: TRUMPF

总之，来自Fraunhofer ILT和TRUMPF的团队使用两种不同的激光系统(近红外激光器和绿色波长激光器)研究了DESY的激光焊接过程。对他们来说，这是一个研究工业零件焊接工艺的好机会。例如，飞溅和气孔是如何形成的，焊接过程中的热量是如何影响电子部件等敏感部件。

来源：

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

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