Kurzpulslaser reinigen die Bauteile nur dort, wo es tatsächlich notwendig ist.

Ausgabe 05 | 2023

Lasertechnik reinigt und strukturiert umweltschonend

TRUMPF Schweiz AG

TRUMPF hat Lösungen entwickelt, mit dem die Automobilindustrie chemische Reinigungsprozesse vermeiden kann. Die Lasertechnik sorgt damit bei der Reinigung von Karosserieteilen für eine wesentlich umweltfreundlichere Fertigung. «Die Automobilindustrie will sich von umweltschädlichen chemischen Verfahren verabschieden, die vor allem bei der Reinigung von Bauteilen zum Einsatz kommen. Mit unseren Kurzpulslasern können wir einen entscheidenden Teil zu nachhaltiger Produktion beitragen», sagt Steffen Rübling, als Produktmanager bei TRUMPF verantwortlich für die Kurzpulslaser.

Heute reinigt die Automobilindustrie Bauteile typischerweise chemisch. Hierzu sind mehrere Bäder und Chemikalien erforderlich. Oft ist das unnötig: Um zum Beispiel Klebeverbindungen für den sogenannten kalten Rohbau vorzubereiten, müssen die Automobilhersteller oft nur bestimmte Bereiche des Bauteils reinigen und vorbereiten.

Lasertechnik macht die Automobilindustrie umweltfreundlicher
«Die Lasertechnik profitiert vom Trend zum sogenannten kalten Rohbau in der Automobilindustrie, wobei Klebeverbindungen im Karosseriebau vermehrt Anwendung finden. Hier spielen unsere Kurzpulslaser ihre Vorteile aus. Die Anwender sparen im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren Wasser und chemische Reinigungsmittel», sagt Steffen Rübling. Die Kurzpulslaser reinigen die Bauteile nur dort, wo es tatsächlich notwendig ist. Auf eine Nachbearbeitung können die Automobilhersteller verzichten. Zudem funktioniert das Laserreinigen immer gleich gut.
Damit die Klebeverbindungen dauerhaft halten, müssen die Automobilhersteller die Oberflächen oft zusätzlich noch vorbereiten – beispielsweise durch das gezielte Einbringen von Strukturen. Auch hier kommen Kurzpulslaser zum Einsatz. «Das Laserstrukturieren ist eine saubere, schnelle und berührungslose Alternative zum Sandstrahlen, Ätzen mit Chemikalien oder Fräsen. Die Kurzpulslaser von TRUMPF können verschiedenste Metalle strukturieren», sagt Steffen Rübling. Dafür müsse der Anwender lediglich die Parameter des Lasers je nach Metall anpassen, wie zum Beispiel die Laserleistung und Prozessgeschwindigkeit. Die Oberflächen mit Nasschemikalien oder Schleifmitteln zu reinigen, erfordere hingegen ein zeitaufwendiges Maskieren der Teile. «Dies treibt die Kosten in die Höhe und macht die Reinigung aufwändiger, als sie sein muss», sagt Steffen Rübling.

Laser machen Fertigung von E-Auto-Batterien nachhaltiger
Auch in der Elektromobilität bereiten Kurzpulslaser von TRUMPF Klebeverbindungen vor. Batteriezellen für E-Autos müssen die Batteriehersteller in das Batteriepack kleben. Damit der Klebstoff besser haftet, reinigt und strukturiert der Laser vor dem Kleben die entsprechenden Stellen am Metall. Ebenfalls zum Einsatz in der E-Mobilität kommen VCSEL-Hochleistungs-Infrarot-Lasersysteme von TRUMPF Photonic Components.
Diese Mini-Laser trocknen Batteriefolien für E-Autos. Die VCSEL-Heizsysteme arbeiten mit Infrarotstrahlung. Sie übertragen damit die Wärme direkt und gleichmässig auf die gesamte Länge der Batteriefolie und das fast gänzlich ohne Energieverlust. Der Prozess ist nicht nur effizienter, sondern auch deutlich schneller. Die VCSEL-Heizsysteme benötigen im Vergleich zu Standardöfen weniger Energie und ausserdem deutlich weniger Platz in der Fertigungslinie. «Die Elektromobilität ist eines der wichtigsten strategischen Wachstumsfelder für unsere VCSEL-Heizsysteme. Wir freuen uns, mit unseren Lösungen einen Beitrag zur Zukunft der Mobilität zu leisten, indem wir eine effizientere Fertigung ermöglichen», sagt Ralph Gudde, bei TRUMPF Photonic Components verantwortlich für den Vertrieb.

Lasertechnik hilft, Feinstaub zu vermeiden
TRUMPF hat mit dem Hochgeschwindigkeits-Laserauftragsschweissen ein Verfahren zur Industriereife gebracht, das dabei helfen kann, den Abrieb von Bremsscheiben und damit Feinstaubemission zu verringern. Dieses Laserverfahren kann auch einen Korrosionsschutz bieten, der vor allem für die Bremsscheiben von Elektrofahrzeugen wichtig ist. Diese arbeiten mit Rekuperation, also Energierückgewinnung, und nutzen daher seltener die Scheibenbremse. Die Bremsscheiben setzen daher schneller Flugrost an, was beim Bremsen zu noch mehr Feinstaub führt und ausserdem einen vorzeitigen Austausch erforderlich machen kann. «Die Kombination von hoher Flächenrate, hoher Schichtqualität und unseren Ansätzen zur Effizienzsteigerung und Pulvereinsparung, machen unsere Laserlösungen für eine Anwendung im industriellen Massstab sehr attraktiv. Ganz so, wie es die Automobilindustrie benötigt», sagt Marco Göbel-Leonhäuser, bei TRUMPF Branchenmanager für das Laserauftragsschweissen.
Das Prinzip Laserauftragsschweissen funktioniert durch ein cleveres Zusammenspiel von Laser und Metallpulver. Dies ermöglicht es, poren- und rissfreie Schichten zu schaffen. Das Herzstück des Verfahrens ist die Pulver- und Energiezufuhr. Statt das Metallpulver auf das Bauteil aufzutragen und dann dort per Laserlicht zu schmelzen, tritt es beim Hochgeschwindigkeits-Laserauftragsschweissen bereits oberhalb des Bauteils in den Laserstrahl ein. Das Licht erhitzt das Pulver schon auf dem Weg zum Bauteil auf Schmelztemperatur.

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