Evaluierung des Laserstrahlschweißens mit Kurzimpuls- Strahlquellen im Nanosekunden-Bereich für die Kontaktierung artfremder Werkstoffe und empfindlicher Substrate

Zur verlustarmen Übertragung von elektrischen Strömen werden Kupferund Aluminiumverbinder aufgrund ihrer guten elektrischen und thermischen Leitfähigkeit in der Batterietechnik und der Leistungselektronik eingesetzt. In solchen Anwendungen wird für die Kontaktierungsmethode eine Stoffverbindung mit minimaler Wärmeeinflusszone bevorzugt. Grund hierfür ist die thermische Empfindlichkeit von Substraten, wie zum Beispiel Batteriezellen, und die Notwendigkeit einer thermisch und mechanisch belastbaren Verbindung. Laserstrahlmikroschweißen eignet sich aufgrund der lokal begrenzten Energieeinbringung zur Kontaktierung von empfindlichen Bauteilen. Bei richtiger Wahl der Prozessparameter kann eine präzise Steuerung des Energieeintrags und der Einschweißtiefe erfolgen. Eine neuartige Herangehensweise zur verbesserten Kontrolle des Wärmeeintrags und zur Kontaktierung artfremder Werkstoffe ist die Verwendung von nanosekundengepulsten Faserlasern, welche im Nahinfrarot-Bereich (NIR) emittieren. Diese werden hauptsächlich für den laserstrahlbasierten Materialabtrag eingesetzt, wie beispielsweise zum Laserstrahlbohren oder Laserstahlstrukturieren. Bei richtiger Einstellung der Prozessparameter können diese Faserlaser ebenfalls zum Laserstrahlfügen verwendet werden. Im Rahmen des hier vorgestellten Forschungsvorhabens wurden das Laserstrahlschweißen mit Nanosekunden-Laserstrahlquellen und die Eignung solcher Strahlquellen für das Fügen von elektrischen Kontakten auf Materialien für die Leistungselektronik untersucht. Als Referenz wurde ein Laserstrahlschweißverfahren mit einer Dauerstrich-Laserstrahlquelle verwendet, und die Schweißnähte aus beiden Prozessen wurden gegenübergestellt.