Die Bundesregierung fordert die Automobilhersteller auf, Elektrofahrzeuge zu produzieren und zu verkaufen. Die Elektrifizierung von Autos und Flugzeugen mit dem Ziel, Emissionen und Lärm erheblich zu senken, stellt noch höhere Anforderungen an die Laserbearbeitung. Das Schweißen muss schneller, präziser und effizienter sein. Zusammen mit dem Laserschweißen steht OCT vor umfangreichen neuen Herausforderungen in der E-Mobilität und Luft- und Raumfahrtindustrie, um die Anforderungen beim Schweißen von Bauteilen für elektrische Antriebseinheiten zu erfüllen. Elektrofahrzeuge und fliegende Autos gehören zu den größten Technologietrends des nächsten Jahrzehnts.

Elektromotoren und Batterien wiegen mehr als moderne Verbrennungsmotoren. Dies erfordert, dass andere Teile leichter sind, um ein insgesamt akzeptables Gewicht des Fahrzeugs durch Reduzieren der Flanschgröße oder durch Verwenden von leichteren Materialien auszugleichen. OCT erlaubt im Vergleich zu anderen Nahtführungssystemen größere Toleranzen bei Flansch- und Spaltgröße. Gewicht ist auch ein wesentlicher Faktor in der Luftfahrtindustrie.

Die Anzahl der möglichen OCT Anwendungen steigt mit dem aufkommenden Markt für Elektromobilität. Darunter fallen das Schweißen von Stromspeicher- und Antriebskomponenten. OCT wurde für Schweißen von Hairpins im Stator eines Elektromotors angewandt. OCT kann erfolgreich zur genauen und schnellen Positionsbestimmung von Hairpins eingesetzt werden. Der Vorteil von OCT gegenüber anderen Überwachungstechniken besteht darin, dass es eine direkte Echtzeit-Höhenmessung liefert und damit eine dreidimensionale Visualisierung der Hairpins bietet. Die genaue Höhe jedes Stifts ist entscheidend für die Einstellung des Fokus und der Leistungsdichte des Bearbeitungsstrahls, da das Schweißen von Kupfer einen minimalen Wärmeeintrag erfordert.

Demonstration der OCT Aplikation für die Hairpins-Kontrolle vor dem Schweißen: a) Foto der Hairpins vor dem Schweißen; b) OCT Scanfigur; c) OCT Messung zur Erfassung von Hairpins-Form, -henunterschieds, und Spaltposition; d) OCT Messung zur Bestimmung des lateralen Versatzes bei einem Hairpinspaar.

 

 

Kupferstifte (Hairpins) für Statoren mit elektrischem Antrieb müssen sehr schnell geschweißt werden. Der Bearbeitungslaserstrahl muss auf die Oberfläche der Hairpins im Fokus treffen. Zu diesem Zweck scannt das OCT schnell entlang mehrerer Linien und identifiziert den Spalt zwischen den Stiften und die Ausrichtung der Stifte zueinander. Das OCT System bestimmt die genaue Höhe jedes Stifts, die für die Einstellung des Fokus und der Leistung des Verarbeitungsstrahls entscheidend ist. Die Gesamtmesszeit beträgt ca. 10 ms.

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