LA FABRICACIÓN ES MÁS SOSTENIBLE CON LÁSERES CON LONGITUD DE ONDA VERDE

Se puede ahorrar mucha materia prima en la soldadura de productos electrónicos de alto rendimiento. Este es el resultado de una investigación en el Sincrotrón alemán de Electrones “DESY” de la Asociación Helmholtz de Hamburgo. La electrónica de alto rendimiento está presenta en cada automóvil eléctrico y, como tecnología clave, garantiza el mejor rendimiento para la batería y el motor. Los investigadores de Hamburgo, junto con la empresa de alta tecnología TRUMPF y el Instituto Fraunhofer de Tecnología Láser ILT, han investigado los procesos de soldadura láser que se utilizan en la fabricación de coches eléctricos. TRUMPF, Fraunhofer ILT, DESY y el Helmholtz Center Hereon aportaron sus conocimientos altamente especializados en rayos X, fuentes láser y procesos de soldadura. Como resultado, se han obtenido por primera vez conocimientos que permanecen invisibles para el ojo humano e incluso para los microscopios. El resultado es el siguiente: cuando se utiliza un láser con longitud de onda verde, se producen muchos menos rechazos que con otros procesos de soldadura láser. Los fabricantes de automóviles ahorran materias primas y, por lo tanto, contribuyen a una fabricación más sostenible.

El acelerador de partículas proporciona información detallada
Los socios del proyecto utilizaron los rayos X del acelerador de partículas en la configuración experimental Hereon para su investigación y tomar así imágenes a diez mil fotogramas por segundo. "Queríamos utilizar las investigaciones en el acelerador de partículas para averiguar exactamente qué factor marca la diferencia en la soldadura de cobre. Un proceso de soldadura estable es importante porque los fabricantes de vehículos eléctricos tienen que soldar millones de conexiones de la más alta calidad", dice Marc Hummel, científico de Fraunhofer ILT. En el futuro, TRUMPF y Fraunhofer ILT planean expandir la investigación a otras áreas como la impresión 3D, el corte por láser y la perforación láser con láseres de pulso ultracorto, y atraer a otros socios de la industria.

Movilidad eléctrica: menos rechazos gracias a los láseres con longitud de onda verde
La electromovilidad plantea grandes desafíos para la tecnología láser. El cobre es el material más importante para la fabricación de componentes centrales para la movilidad eléctrica. Este metal no ferroso absorbe solo alrededor del 5% de la radiación láser en el rango infrarrojo cercano (NIR) y conduce muy bien el calor. Ambas propiedades presentan problemas considerables al soldar. Por lo tanto, los procesos están bajo escrutinio. Además de los láseres NIR, TRUMPF también tiene láseres con longitud de onda verde en su gama de productos. "Los láseres con longitud de onda verde son la solución a este problema. De hecho, el cobre se puede soldar mejor con estos láseres", afirma Mauritz Möller, director de la industria automotriz de TRUMPF. El cobre absorbe la longitud de onda verde mucho mejor que el infrarrojo. Debido a que el material alcanza su temperatura de fusión más rápidamente, el proceso de soldadura también se da de manera más rápida y requiere menos potencia láser. "Unos procesos más estables al soldar significa que haya menos rechazos y, por lo tanto, se traduce en una mayor sostenibilidad, que es un reto importante en la movilidad eléctrica", dijo Mauritz Möller.




Experimentos en el acelerador de partículas
Para estudiar los procesos de soldadura en detalle, los expertos del Fraunhofer ILT, en colaboración con la Cátedra de Tecnología Láser LLT en la Universidad RWTH Aachen, utilizan la fuente de luz de rayos X PETRA III de DESY en la configuración experimental en el Centro Helmholtz Hereon. "Los métodos convencionales en realidad solo ven las emisiones electromagnéticas del plasma. Con la radiación de DESY, no solo podemos mirar dentro de la masa fundida, sino que incluso podemos hacer visible la dinámica de la fusión", explicó Marc Hummel.

Para ello, un equipo de Fraunhofer ILT y TRUMPF estudió los procesos de soldadura láser en DESY utilizando dos sistemas láser diferentes: un láser NIR y un láser con longitud de onda verde. "Para nosotros, esta es una gran oportunidad para estudiar los procesos de soldadura en piezas industriales. Por ejemplo, cómo se forman las salpicaduras y los poros, y cómo afecta el calor del proceso de soldadura a componentes sensibles como las piezas electrónicas", dijo Mauritz Möller.

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