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Laserschweißen für die Batterie-Produktion

Flexible Entwicklungsleistung
Gemeinsam mit der Manz AG wurde eine modulare Laser-Processing- Plattform entwickelt für unterschiedlichste Laserprozesse zur Herstellung von Lithium-Ionen-Batterien. Das Maschinenkonzept bietet ein Höchstmaß an Flexibilität, Leistung und Genauigkeit, um in der Batteriefertigung hochpräzise und wirtschaftlich zum Beispiel dünne und nicht sortenreine Bleche ausunterschiedlichen Materialien (Kupfer, Aluminium) zu verbinden. Die neue Standard-Maschinenplattform kann nach dem Baukastenprinzip mit vielen Optionen in nur wenigen Schritten individuell an den kundenspezifischen Bedarf und die Prozessanforderungen angepasst werden. Entwicklungsstart war Herbst 2016, Marktreife im ersten Quartal 2018.

Die Entwicklungsleistung von Berner Engineering umfasste die Maschinenbasis (Grundgestell, X-Einheit, Y-Einheit, Schaltschrank), die Integration der Prozesseinheiten (Laserkopf, Scanner, Festoptiken, Messtechnik), Automatisierungseinrichtungen (Tisch, Drehtisch, Transport, Wendestation, Spannsystem), das Gehäuse mit Laserschutz und Zusatzoptionen (Abluftsystem, Kühlaggregate, zusätzliche Z-Achse für Prozess-/ Messequipment). Es galt, die vielschichtigen Anforderungen in der Batterieherstellung zu berücksichtigen und Kostensenkungspotenziale durch eine vollautomatisierte, prozesssichere Verarbeitung mit hohen Durchsatzzeiten zu realisieren. Das neue Maschinenkonzept integriert unterschiedliche Verfahren, wie Laserschweißen unterschiedlicher Metallpartner. Beim Laserschweißen sind zwei Prozesse im Einsatz:

• Kurzpulsiges Laserschweißen für beliebige Schweißnaht- oder Schweißpunktgeometrien bei sehr geringem Energie- und Wärmeeintrag.
• Wobbling (spiralförmig überlappende Modulation des Laserstrahls) ermöglicht hochfeste Schweißnähte mit geringem thermischem Eintrag und nahezu konstanten Einschweißtiefen von weniger als 150 μm.