BBW Lasertechnik GmbH
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Lasermaterialbearbeitung in der E-Mobilität

In den letzten Jahren wuchs der Elektromobilitäts-Markt um durchschnittlich ca. 25 Prozent und es ist von einem weiter stark steigenden Bedarf auszugehen. Je nach Anwendung sind in dieser Branche drei unterschiedliche Formate von Batteriezellen im Einsatz: Pouch-Zellen, zylindrische Zellen und prismatische Zellen. Diese Zellen werden zu Batteriemodulen verbunden, um die notwendigen Betriebsspannungen bereitstellen zu können, und werden anschließend mit einem isolierten Gehäuse umschlossen.

Das Laserstrahlschweißen hat sich bislang als hervorragende Fügetechnik für die Batteriezellenfertigung erwiesen, da Zellen mit geringer Wärmeeinbringung in kurzen Taktzeiten berührungslos zu einem Modul gefügt werden können. Auch bei der Herstellung der Gehäuse hat sich das Laserstrahlschweißen als vorteilhaftes Verfahren etabliert. Um sämtliche Zellformate verarbeiten zu können, müssen die unterschiedlichsten Werkstoffkombinationen verschweißt werden, welche in der folgenden Abbildung schematisch dargestellt sind. Die angegebene Materialstärke stellt einen Erfahrungswert dar und kann anwenderabhängig um bis zu 50 Prozent variieren.

Werkstoff- und Materialdickenkombination der zu verbindenden Komponenten bei der Batteriemodulherstellung

Bei den meisten dieser Verbindungen ist ein Durchschweißen, also eine vollständige Durchdringung des Werkstücks mit dem Laserstrahl, nicht erlaubt, da sonst die Batteriezellen beschädigt werden würden. Darüber hinaus würde sich das Vorrichtungskonzept vereinfachen, wenn diese Nahtart realisiert wird, weshalb eine Einschweißung gegenüber der Durchschweißung meist bevorzugt wird. Dem entgegen verkleinert sich das Parameterfenster des Schweißprozesses zum Teil deutlich.

Aufgrund der unterschiedlichen Werkstoff- und Materialdickenkombinationen der drei Zellformate sind oftmals unterschiedliche Strahlquellen und Bearbeitungsstrategien zur Kontaktierung und Fertigung des Gehäuses erforderlich.

Neben der Batteriemodulfertigung existieren noch eine ganze Reihe weiterer Anwendungsmöglichkeiten, zum Beispiel Stromführungen, Steckerverbindungen und Elektromotoren.

 

Möglichkeiten der Unterstützung durch BBW Lasertechnik

Wir sind ein idealer Ansprechpartner für die Versuchsfertigung und kleinere bis mittlere Serien auf dem Elektromobilitätsmarkt. Die vielfältigen Möglichkeiten in unserem Unternehmen sind insbesondere für Kunden attraktiv, für die sich der Aufbau einer eigenen Produktionslinie aufgrund einer geringeren Stückzahl noch nicht lohnt, oder die für ihren Aufbau einer Produktionslinie einen kompetenten Partner für Versuche und Vorserien benötigen.

Unser Unternehmen hat im Laufe der letzten Jahre bereits fundiertes Know-How in der Elektromobilität gesammelt. Hinzu kommt die Vielfalt von über 40 Laserquellen, mit denen nahezu alle möglichen Applikationen abgedeckt werden können. Wir können Sie insbesondere in den folgenden Phasen umfassend unterstützen:

Grundlagenversuche & Machbarkeiten

Die Schweißbarkeit einer gewünschten Materialpaarung und eine stabile Einschweißtiefe sind essentiell für die Prozessstabilität in einer späteren Serienfertigung. Wir bei BBW Lasertechnik bieten Ihnen hier die dafür notwendigen Grundlagenversuche zur Ermittlung der grundlegenden Machbarkeit bis hin zum Herausfahren der idealen Parameter an, die später in einer Serie zum Einsatz kommen können. Für die Versuche kann auf Wunsch eine ausführliche Dokumentation mit metallografischer und mikroskopischer Analyse der Schweißbereiche angefertigt werden. Zusätzlich können wir Ihnen durch eine solche Machbarkeitsstudie auch Empfehlungen bezüglich Prozess- und Bauteiloptimierungen geben.

Musterfertigung & Prototypen

In der üblichen zweiten Phase einer Machbarkeit erfolgt mit den ermittelten Parametern die Versuchsfertigung an Dummy- oder Musterteilen. Neben den bereits genannten Möglichkeiten hinsichtlich Analyse und Dokumentation möchten wir hier besonders unsere unterstützende Fähigkeit des Vorrichtungsbaus hervorheben: Hochpräzise mechanisch gefertigte, aber auch kosteneffizient und schnell hergestellte 3D-gedruckte Versuchsvorrichtungen sind hier für die Musterfertigung umsetzbar. Jährlich begleiten wir verschiedene Versuchsfertigungen und Vorserien namhafter Batteriefertiger und Zulieferer der E-Mobilität.

Neben dem reinen Laserschweißen von Modulen können am Beispiel eines zu fertigenden Modulgehäuses auch weitere Prozessschritte wie Laserschneiden, Biegen und sonstige mechanische Bearbeitung hausintern durchgeführt werden.

Serienfertigung

Als ein führender Dienstleister in der Lasermaterialbearbeitung sind wir auch in der Lage, notwendige Anlagentechnik oder ganze Produktionslinien aufzubauen. Aktuell werden für einen Kunden beispielsweise Module aus prismatischen Zellen für die Verwendung in Flurförderfahrzeugen mit einer Stückzahl von bis zu 60.000 Modulen pro Jahr hergestellt.

Sie haben Fragen? Wir beraten Sie gerne!