近日，德国一个合作研究团队宣布了一项进展，他们共同合作提供了迄今为止最详细的激光焊接工艺见解。该联合团队首次清晰地证明，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。
该团队包括了通快（TRUMPF）、德国弗劳恩霍夫激光技术研究所（Fraunhofer ILT）和德国亥姆霍兹协会旗下大型粒子物理学研究机构DESY合作完成的一项调查的结果。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。
上述多家企业与机构通力合作，正致力于研究用于制造电动汽车的激光焊接工艺，分别贡献了他们在X射线、激光源和焊接工艺方面的高度专业知识。他们发现，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，从而帮助汽车制造商大幅节省了原材料，并有益于实现更可持续的制造。
研究过程中，他们以每秒几千到一万帧的速度拍摄高速图像，希望借助粒子加速器X射线来研究了解到底是什么导致了铜焊接效果的不同。
弗劳恩霍夫工业技术研究所（Fraunhofer ILT）的科学家Marc Hummel指出，稳定的焊接过程非常重要，因为电动汽车制造商通常需要完成数十亿个高质量的连接。未来，通快（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上述合作团队。
采用绿色波长激光器，废品率更低
在电动汽车制造过程中，对激光技术提出了非常大的挑战。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。遗憾的是，这两种特性在焊接时都会导致相当大的问题。因此，这些工艺流程通常需要后续严密的核检。
除了近红外激光器，通快的产品系列中也有绿色波长的激光器。通快汽车行业经理Mauritz Mοller指出：“具有绿色波长的激光器是解决这个问题的办法。事实上，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。最后，更稳定的焊接过程也会带来更低的废品率，从而有助于实现更加可持续的制造。
粒子加速器实验
为了详细研究焊接过程，来自德国弗劳恩霍夫工业技术研究所的专家们与德国亚琛工业大学激光技术研究所达成了合作，他们在德国亥姆霍兹中心的实验装置上使用了DESY的PETRA III X射线光源。
Marc Hummel解释称：“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，我们不仅可以看到融化的内部，而且我们甚至可以看到融化的实时动态。”
为此，来自Fraunhofer ILT和通快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。Mauritz Mοller表示：“对我们而言，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的。”
