德國TRUMPF（通快）於(yu) 2023年4月20日發布新聞稿：TRUMPF、弗勞恩霍夫ILT和DESY的合作研究介紹了迄今為(wei) 止最詳細的激光焊接工藝，這要歸功於(yu) 粒子加速器/弗勞恩霍夫專(zhuan) 家Marc Hummel，研究人員首次清楚地證明，通過使用綠色波長的激光器，在焊接高性能電子產(chan) 品時可以節省原材料。

在高性能電子產(chan) 品的焊接中，可以節省大量的原材料。這是在德國漢堡亥姆霍茲(zi) 協會(hui) 大型粒子物理學研究機構DESY進行的一項調查結果。每一輛電動汽車都配備了高性能電子設備，作為(wei) 一項關(guan) 鍵技術，它確保了電池和電機的最佳性能。漢堡的研究人員與(yu) 高科技公司TRUMPF和弗勞恩霍夫激光技術研究所(Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT)一起，目前正在研究用於(yu) 製造電動汽車的激光焊接工藝。TRUMPF, Fraunhofer ILT, DESY和亥姆霍茲(zi) 中心各自提供了他們(men) 在X射線，激光源和焊接工藝方麵的高度專(zhuan) 業(ye) 知識。研究發現:當使用綠色波長的激光時，產(chan) 生的廢品率遠遠低於(yu) 其他激光焊接工藝。能夠使汽車製造商節省原材料，從(cong) 而有助於(yu) 製造的可持續性。

圖1：金屬陶瓷基板的“綠色”激光光束焊接。Photo: FraunhoferILT

項目合作夥(huo) 伴利用赫倫(lun) 實驗裝置的粒子加速器的明亮X射線進行研究，以每秒幾千到一萬(wan) 幀的速度拍攝高速圖像。研究人員想利用粒子加速器的研究來找出到底是什麽(me) 導致了銅焊接工藝的不同。穩定的焊接過程非常重要，因為(wei) 電動汽車製造商必須焊接數十億(yi) 個(ge) 最高質量的連接，弗勞恩霍夫工業(ye) 技術研究所(Fraunhofer ILT)的科學家馬克·哈梅爾(Marc Hummel)稱。未來，TRUMPF和Fraunhofer ILT計劃將研究擴展到其他領域，如3D打印、激光切割和超短脈衝(chong) 激光打孔，並將其他行業(ye) 合作夥(huo) 伴納入研究領域。

圖2：粒子加速器的研究。TRUMPF和Fraunhofer lT在位於(yu) 德國漢堡的DESY的粒子加速器上進行了激光焊接研究。Photo: TRUMPF

采用了綠色波長的激光器，廢品率更低

電動汽車對激光技術提出了重大挑戰。銅是製造電動汽車核心部件的最重要材料。這種有色金屬在近紅外(NIR)範圍內(nei) 僅(jin) 吸收約5%的激光輻射，並且導熱性非常好。這兩(liang) 種特性在焊接時都會(hui) 導致相當大的問題。除了近紅外激光器，TRUMPF在其產(chan) 品係列中也有綠色波長的激光器。通快汽車行業(ye) 經理Mauritz Möller稱，具有綠色波長的激光器是解決(jue) 這個(ge) 問題的辦法。使用這些激光器可以更好地焊接銅，銅吸收綠色波長比吸收紅外線要好得多。由於(yu) 材料更快地達到其熔化溫度，焊接過程也開始得更快，所需的激光功率也更少。更穩定的焊接過程意味著更少的廢品率，從(cong) 而具有更大的可持續性，這是電動汽車製造的主要問題。

圖3：激光焊接工藝研究。通快和Fraunhofer LT在位於(yu) 漢堡的德國電子同步加速器DESY》的子加速器上研究了電動汽車高性能電子設備中的銅連接件的激光焊接。Photo: TRUMPF

粒子加速器的實驗

為(wei) 了詳細研究焊接過程，來自弗勞恩霍夫工業(ye) 技術研究所的專(zhuan) 家與(yu) 亞(ya) 琛工業(ye) 大學激光技術研究所研究合作，在亥姆霍茲(zi) 中心的實驗裝置上使用了DESY的PETRA III X射線光源。傳(chuan) 統的方法實際上隻能看到等離子體(ti) 的電磁發射。有了DESY的輻射，不僅(jin) 可以看到融化的內(nei) 部，而且我們(men) 甚至可以看到融化的動態。

圖4：通快與(yu) 弗勞恩霍夫的合作。通快和FraunhoferILT為(wei) 粒子加速器的實驗提供了激光源和焊接工藝的專(zhuan) 業(ye) 知識。Photo: TRUMPF

總之，來自Fraunhofer ILT和TRUMPF的團隊使用兩(liang) 種不同的激光係統(近紅外激光器和綠色波長激光器)研究了DESY的激光焊接過程。對他們(men) 來說，這是一個(ge) 研究工業(ye) 零件焊接工藝的好機會(hui) 。例如，飛濺和氣孔是如何形成的，焊接過程中的熱量是如何影響電子部件等敏感部件。

來源：

https://www.ilt.fraunhofer.de/en.html

https://www.trumpf.com/en_INT/