IFSW améliore le procédé de soudage laser du cuivre avec une tête CANUNDA-HP Custom

Soudage du cuivre …

> CU ETP

> 1030 nm

> 8 kW

> Grande profondeur de champ (+/-4 mm)

> Fenêtre de processus : 3-35m/min.

> Peu de pores et de projections

… avec un spot central et un anneau

Dans le plan de process :

> Ø Spot = 125 µm
> Ø Anneau = 500 µm
> 70% Spot, 30% Anneau

Profondeur de champ x2

Le partenaire

Fondé en 1986, l’Institut für Strahlwerkzeuge (IFSW) de l’Université de Stuttgart est connu pour être l’un des principaux centres de recherche sur les procédés laser au monde. Il étudie tous les aspects, des sources laser à leurs applications, en passant par les investigations fondamentales et le transfert de technologie industrielle. Actuellement, une part de son activité est consacrée l’utilisation de la mise en forme du faisceau.

L’application

L’un des grands défis de l’e-mobilité est le soudage du cuivre. En effet, un grand nombre de composants nécessaires au fonctionnement des batteries sont en cuivre et doivent être soudés entre eux. Par exemple, les busbars sont des pièces de cuivre qui doivent être soudées afin d’assurer le passage de l’électricité d’un composant à l’autre (typiquement batterie, moteur, etc.)

La problématique

L’IFSW souhaite une technologie de mise en forme sur mesure permettant une qualité de soudure du cuivre optimale, c’est-à-dire sans pore ni projections. Il s’agit aussi de trouver une solution industrielle, robuste, et donc avec une fenêtre de processus (gamme vitesse/puissance) la plus large possible.

La solution CANUNDA-HP

La tête CANUNDA-HP Custom délivre un faisceau composé d’un spot intense entouré d’un anneau, idéal pour le soudage du cuivre. De conception toute réflective, grâce à la technologie MPLC, avec un refroidissement optimal des optiques, elle permet de gérer les hautes puissances.

Intégration industrielle de la tête laser CANUNDA-HP Custom

La tête CANUNDA-HP sur-mesure a été utilisée dans les locaux de l’IFSW pour la réalisation de soudures sur des échantillons de cuivre Cu ETP de dimension 100 mm x 30 mm x 4 mm, avec un apport de gaz de protection Argon. Une matrice d’essais 3 x 7 (trois valeurs de puissance et sept valeurs de vitesse robot) est analysée par rayon-X en live afin de déterminer la longueur du capillaire et de visualiser les formations de pores et les projections. Pour cela on place un tube à rayons X devant et caméra derrière l’échantillon.

La tête laser CANUNDA-HP sur-mesure est configurée pour délivrer un anneau de de 400 µm de diamètre et un spot de 100 µm de diamètre (70% de l’énergie dans l’anneau, 30% dans le spot central).

«Nous étudions à l’IFSW différentes technologies laser permettant d’améliorer les soudures de cuivre, dont l’enjeu pour la mobilité électrique est important. Grâce à notre analyse en cours de soudure aux rayons X de l’échantillon, la solution Cailabs a démontré une stabilité de cordon et une qualité de soudure compatibles compatibles aux besoins de l’industrie. ».

Felix Zaiss, Doctorant à l’IFSW