آزمایش‌های تیم آلمانی ثابت می‌کند: جوشکاری الکترونیک خودرو با لیزر نور سبز می‌تواند به میزان قابل توجهی در مصرف مواد خام صرفه‌جویی کند.

یک تیم تحقیقاتی مشترک آلمانی اخیراً پیشرفتی را اعلام کرده است که در آن با یکدیگر همکاری کرده اند تا دقیق ترین بینش را در مورد فرآیند جوشکاری لیزری تا به امروز ارائه دهند. تیم مشترک برای اولین بار به وضوح نشان داد که می توان مواد خام را هنگام جوشکاری قطعات الکترونیکی با کارایی بالا از طریق استفاده از لیزرهای طول موج سبز ذخیره کرد.
این تیم شامل نتایج تحقیقی است که با همکاری TRUMPF، Fraunhofer ILT و DESY، یک موسسه تحقیقاتی فیزیک ذرات بزرگ انجمن هلمهولتز آلمان، انجام شده است. هر وسیله نقلیه الکتریکی مجهز به تجهیزات الکترونیکی با عملکرد بالا به عنوان یک فناوری کلیدی است که عملکرد بهینه باتری و موتور را تضمین می کند.
چندین شرکت و موسسات ذکر شده در بالا با هم روی فرآیندهای جوشکاری لیزری برای تولید وسایل نقلیه الکتریکی کار می‌کنند و دانش بسیار تخصصی خود را به ترتیب در مورد پرتوهای ایکس، منابع لیزر و فرآیندهای جوشکاری مشارکت می‌دهند. آنها دریافتند که هنگام استفاده از لیزرهای طول موج سبز، نرخ ضایعات تولید شده بسیار کمتر از سایر فرآیندهای جوشکاری لیزر است، بنابراین به خودروسازان کمک می کند تا صرفه جویی قابل توجهی در مواد خام داشته باشند و از تولید پایدارتری بهره مند شوند.
در طول این مطالعه، آنها تصاویری با سرعت بالا با سرعت چند هزار تا 10،000 فریم در ثانیه گرفتند، به این امید که از اشعه ایکس پدال گاز ذرات برای مطالعه برای درک دقیق علت تفاوت در نتایج جوشکاری مس استفاده کنند.
مارک هومل، دانشمند مؤسسه فناوری فراونهوفر (Fraunhofer ILT)، خاطرنشان کرد که فرآیند جوشکاری پایدار مهم است زیرا سازندگان وسایل نقلیه الکتریکی اغلب باید میلیاردها اتصال با کیفیت بالا را تکمیل کنند. در آینده، TRUMPF و Fraunhofer ILT قصد دارند تحقیقات خود را در زمینه های دیگر، مانند چاپ سه بعدی، برش لیزری و پانچ لیزر پالس اولترا کوتاه، گسترش دهند و سایر شرکای صنعتی را در تیم های مشترک فوق الذکر بگنجانند.
نرخ ضایعات کمتر با لیزرهای طول موج سبز
فرآیند تولید خودروهای الکتریکی چالش بسیار بزرگی برای فناوری لیزر است. مس مهم ترین ماده برای ساخت اجزای اصلی خودروهای الکتریکی است، فلزی غیرآهنی که تنها حدود 5 درصد از تابش لیزر را در محدوده مادون قرمز نزدیک (NIR) جذب می کند و رسانایی حرارتی بسیار خوبی دارد. متأسفانه، هر دوی این ویژگی ها می توانند مشکلات قابل توجهی در هنگام لحیم کاری ایجاد کنند. بنابراین، این فرآیندها معمولاً به یک بررسی دقیق هسته ای بعدی نیاز دارند.
علاوه بر لیزرهای NIR، لیزرهای طول موج سبز نیز در سبد محصولات Trumpf موجود است. لیزرهای با طول موج سبز راه حلی برای این مشکل هستند."
مس طول موج های سبز را خیلی بهتر از مادون قرمز جذب می کند. از آنجایی که ماده سریعتر به دمای ذوب خود می رسد، فرآیند جوش نیز سریعتر شروع می شود و به قدرت لیزر کمتری نیاز دارد. در نهایت، یک فرآیند جوشکاری پایدارتر نیز منجر به نرخ ضایعات پایین‌تر می‌شود که به تولید پایدارتر کمک می‌کند.
آزمایشات پدال گاز ذرات
برای مطالعه دقیق فرآیند جوشکاری، کارشناسان موسسه فناوری صنعتی فراونهوفر در آلمان با موسسه فناوری لیزر در دانشگاه RWTH آخن در آلمان همکاری کردند، جایی که از منبع نور پرتو ایکس PETRA III DESY در یک منبع نوری استفاده می‌کنند. راه اندازی آزمایشی در مرکز هلمهولتز در آلمان.
مارک هومل توضیح می دهد: "روش های مرسوم در واقع فقط می توانند گسیل الکترومغناطیسی پلاسما را ببینند. با تابش DESY، ما نه تنها می توانیم درون ذوب را ببینیم، بلکه حتی می توانیم دینامیک ذوب را در زمان واقعی مشاهده کنیم."
برای این منظور، تیم Fraunhofer ILT و Trumpf فرآیند جوشکاری لیزر را در DESY با استفاده از دو سیستم لیزر مختلف (لیزر مادون قرمز نزدیک و لیزر طول موج سبز) مورد مطالعه قرار دادند. Mauritz Moller گفت: "برای ما، این یک فرصت عالی برای مطالعه است. فرآیند جوشکاری قطعات صنعتی به عنوان مثال نحوه تشکیل پاشش و تخلخل و چگونگی تاثیر گرمای حاصل از فرآیند جوش بر روی قطعات حساس مانند قطعات الکترونیکی.