3D-Laserschneidanlage speziell für das Schneiden
pressgehärteter Karosseriebleche entwickelt

Die erwärmten Teile werden anschließend in einer Formpresse abgeschreckt und erreichen dadurch eine Zugfestigkeit von rund 1.500 MPa. Das hochfeste Material erhöht die Sicherheit der Fahrgastzelle entscheidend und lässt sich durch konventionelle Verfahren kaum mehr wirtschaftlich bearbeiten. Aus diesem Grund kommen 3D-Laserschneidanlagen für das Zuschneiden der pressgehärteten Karosseriebauteile zum Einsatz. Hier hat Trumpf mit der TruLaser Cell 8030 mit Scheibenlaser eine spezielle Maschine entwickelt, die für diese Anwendung optimiert ist.

Die Strukturbauteile werden danach weiterverarbeitet und zu Karosseriebaugruppen zusammengeschweißt. Hier wiederum können 3D-Schweisszellen mit TruDisk Lasern und Remote-Schweissoptiken eingesetzt werden. Eine Nachverfolgbarkeit der gefertigten Teile stellen lasermarkierte Barcodes sicher. Die Laserkennzeichnung bietet den Vorteil der langfristigen Beständigkeit und hohen Qualität.

40 Prozent Zeitersparnis bei Nutzfahrzeugachse

Neben dem Golf GTI zeigte Trumpf als weiteres Beispiel für den Einsatz des Lasers in der Automobilfertigung auf der EMO eine Nutzfahrzeugachse. Die Herausforderung bei der Achsenfertigung ist der hohe Kohlenstoffgehalt des Werkstoffs. Dieser lässt sich mit konventionellen Methoden nicht schweißen, das Material wird schnell rissig und spröde. Durch Vorwärmen mit TruHeat Generatoren und speziellen Induktoren werden die Achsenbauteile für den nachfolgenden Schweißprozess optimal vorbereitet. Rissbildung und Versprödung werden verhindert.

Die Tiefschweißnähte an den Achsrändern schweißt der Laser. Dies bietet bei dem anspruchsvollen Werkstoff den Vorteil einer geringeren Wärmeeinbringung und damit eines reduzierten Verzugs. Die geringere thermische Belastung des Materials und eine gesteuerte Abkühlung nach dem Schweißprozess vermeiden Risse und erhöhen die Belastbarkeit des Achsbauteils. Zusätzliche Arbeitsschritte wie mechanische Nacharbeiten entfallen aufgrund der Qualität der Schweißnähte. Insgesamt lassen sich Nutzfahrzeugachsen durch Laserschweißen in 40 Prozent weniger Zeit herstellen.

Laserfertigung als Grundlage für E-Mobility

Eine der größten Herausforderungen bei der Realisierung einer flächendeckenden Elektromobilität ist die Herstellung von schnellaufladbaren, leistungsstarken und langlebigen Batterien für Elektromotoren. Diese Energiespeicher sind mit den für Alltagsanwendungen eingesetzten Lithium-Ionen-Akkus nicht vergleichbar, da sie während eines normalen Beschleunigungsvorgangs eine sehr hohe Leistungsdichte in sehr kurzer Zeit zur Verfügung stellen müssen. Diese Stromspitzen stellen hohe Anforderungen an das Batteriemanagement im Hinblick auf Leistungshöhe und Leistungsdauer. Gleichzeitig muss die Wiederaufladung schnell erfolgen, da die Verfügbarkeit eines der Erfolgskriterien für die Praktikabilität von Elektromotoren ist.

Auch in punkto Lebenszyklusdauer müssen künftige Batterien für Elektromobile wesentlich robuster sein als dies bisher bei Lithium-Ionen-Akkus der Fall ist. Derzeitige Batterien in Elektromobilen haben eine Ladezeit von rund drei bis vier Stunden und eine Reichweite von bis zu 200 Kilometern. Um die Effizienz und Leistungsstärke dieser Speicher zu erhöhen, wird versucht durch die Kombination mehrer Batteriezellen leistungsstarke Gesamtakkus zu schaffen.

Ideal zum Schneiden und Schweißen von Batterien

Alltagstaugliche Batterien sind derzeit für Elektrofahrräder realisiert. Als Beispiel hierfür zeigt Trumpf auf der EMO das Elmoto. Die an diesem E-Bike eingesetzte Batterie besteht aus einer einzelnen Zelle, die rund 2,2 Ampere liefert. Der geschätzte weltweite Markt für diese Fahrräder hat ein Volumen von rund 50 Millionen Euro.

Für die Fertigung leistungsstarker Energiespeicher ist die Lasertechnik ein mehr als geeignetes Fertigungsverfahren. Denn beim Schneiden und Schweißen von Batteriebauteilen wie Gehäuse oder Zellverbinder kann der Laser seine ganzen Vorteile ausspielen. Die berührungslose Bearbeitung sorgt für eine geringe mechanische Belastung des Materials. Die lokal begrenzte, geringe Wärmeeinwirkung beim Schweißen ergibt verzugsfreie Nähte. Das Ziel, immer kleinere und leistungsstärkere Zellen in einen Batterieblock zu integrieren, unterstützt die Lasertechnik durch die hohe Bearbeitungsqualität und Präzision bei der Fertigung und Feinbearbeitung kleiner Bauteile. Die effiziente Fertigung auf Lasermaschinen mit hoher Produktivität und niedrigen Teilekosten ermöglicht die Herstellung großer Volumen zu günstigen Preisen, wie es der Automobilmarkt erfordert. W