Eksperimen Tim Jerman Membuktikan: Pengelasan Elektronik Otomotif Laser Lampu Hijau Dapat Menghemat Bahan Baku Secara Signifikan

Sebuah tim peneliti kolaboratif Jerman baru-baru ini mengumumkan sebuah kemajuan di mana mereka telah bekerja sama untuk memberikan wawasan yang paling rinci tentang proses pengelasan laser hingga saat ini. Tim gabungan dengan jelas menunjukkan untuk pertama kalinya bahwa bahan baku dapat dihemat saat mengelas elektronik berkinerja tinggi melalui penggunaan laser panjang gelombang hijau.
Tim tersebut mencakup hasil investigasi yang diselesaikan dalam kolaborasi antara TRUMPF, Fraunhofer ILT dan DESY, sebuah lembaga penelitian fisika partikel besar dari Asosiasi Helmholtz Jerman. Setiap kendaraan listrik dilengkapi dengan elektronik performa tinggi sebagai teknologi kunci yang menjamin performa optimal dari baterai dan motor.
Beberapa perusahaan dan institusi yang disebutkan di atas bekerja sama dalam proses pengelasan laser untuk pembuatan kendaraan listrik, masing-masing menyumbangkan pengetahuan khusus mereka tentang sinar-X, sumber laser, dan proses pengelasan. Mereka telah menemukan bahwa saat menggunakan laser panjang gelombang hijau, laju skrap yang dihasilkan jauh lebih rendah daripada proses pengelasan laser lainnya, sehingga membantu pembuat mobil mencapai penghematan bahan mentah yang signifikan dan menguntungkan manufaktur yang lebih berkelanjutan.
Selama studi, mereka mengambil gambar berkecepatan tinggi pada beberapa ribu hingga 10,000 frame per detik, berharap untuk menggunakan sinar-X pedal gas partikel untuk belajar untuk memahami dengan tepat apa yang menyebabkan perbedaan hasil pengelasan tembaga.
Marc Hummel, seorang ilmuwan di Institut Teknologi Fraunhofer (Fraunhofer ILT), mencatat bahwa proses pengelasan yang stabil penting karena produsen kendaraan listrik seringkali harus menyelesaikan miliaran sambungan berkualitas tinggi. Di masa mendatang, TRUMPF dan Fraunhofer ILT berencana untuk memperluas penelitian mereka ke bidang lain, seperti pencetakan 3D, pemotongan laser, dan pukulan laser denyut ultrapendek, serta menyertakan mitra industri lainnya dalam tim kolaboratif tersebut.
Tingkat memo lebih rendah dengan laser panjang gelombang hijau
Proses pembuatan kendaraan listrik menimbulkan tantangan yang sangat besar bagi teknologi laser. Tembaga adalah bahan paling penting untuk pembuatan komponen inti kendaraan listrik, logam non-besi yang menyerap hanya sekitar 5 persen radiasi laser dalam jangkauan inframerah dekat (NIR) dan memiliki konduktivitas termal yang sangat baik. Sayangnya, kedua sifat ini dapat menyebabkan masalah yang cukup besar saat menyolder. Oleh karena itu, proses ini biasanya membutuhkan pemeriksaan nuklir yang ketat.
Selain laser NIR, laser panjang gelombang hijau juga tersedia dalam portofolio produk Trumpf. Laser dengan panjang gelombang hijau adalah solusi untuk masalah ini," catat Mauritz Mοller, manajer industri otomotif Trumpf. Nyatanya, tembaga dapat dilas lebih baik dengan menggunakan laser ini."
Tembaga menyerap panjang gelombang hijau jauh lebih baik daripada inframerah. Karena bahan mencapai suhu lelehnya lebih cepat, proses pengelasan juga dimulai lebih cepat dan membutuhkan lebih sedikit daya laser. Terakhir, proses pengelasan yang lebih stabil juga menghasilkan tingkat skrap yang lebih rendah, yang berkontribusi pada manufaktur yang lebih berkelanjutan.
Eksperimen pedal gas partikel
Untuk mempelajari proses pengelasan secara rinci, para ahli dari Fraunhofer Institute for Industrial Technology di Jerman telah menjalin kerja sama dengan Institute for Laser Technology di RWTH Aachen University di Jerman, di mana mereka menggunakan sumber cahaya sinar-X PETRA III DESY dalam sebuah pengaturan eksperimental di Pusat Helmholtz di Jerman.
Marc Hummel menjelaskan: "Metode konvensional sebenarnya hanya dapat melihat emisi elektromagnetik plasma. Dengan radiasi DESY, kita tidak hanya dapat melihat bagian dalam pelelehan, tetapi kita bahkan dapat melihat dinamika pelelehan secara real time."
Untuk tujuan ini, tim dari Fraunhofer ILT dan Trumpf mempelajari proses pengelasan laser di DESY menggunakan dua sistem laser yang berbeda (laser inframerah-dekat dan laser panjang gelombang hijau). Mauritz Mοller berkata, "Bagi kami, ini adalah kesempatan besar untuk mempelajari proses pengelasan bagian industri. Misalnya, bagaimana percikan dan porositas terbentuk dan bagaimana panas dari proses pengelasan mempengaruhi bagian sensitif seperti komponen elektronik."