Eksperimen Pasukan Jerman Membuktikan: Kimpalan Elektronik Automotif Laser Lampu Hijau Dapat Menjimatkan Bahan Mentah Dengan Ketara

Pasukan penyelidik Jerman yang bekerjasama baru-baru ini mengumumkan kemajuan di mana mereka telah bekerjasama untuk memberikan pandangan yang paling terperinci tentang proses kimpalan laser setakat ini. Pasukan bersama jelas menunjukkan buat kali pertama bahawa bahan mentah boleh disimpan apabila mengimpal elektronik berprestasi tinggi melalui penggunaan laser panjang gelombang hijau.
Pasukan itu termasuk hasil penyiasatan yang diselesaikan dengan kerjasama antara TRUMPF, Fraunhofer ILT dan DESY, sebuah institut penyelidikan fizik zarah besar Persatuan Helmholtz Jerman. Setiap kenderaan elektrik dilengkapi dengan elektronik berprestasi tinggi sebagai teknologi utama yang memastikan prestasi optimum bateri dan motor.
Beberapa syarikat dan institusi yang disebutkan di atas sedang bekerjasama dalam proses kimpalan laser untuk pembuatan kenderaan elektrik, masing-masing menyumbang pengetahuan mereka yang sangat khusus tentang sinar-X, sumber laser dan proses kimpalan. Mereka mendapati bahawa apabila menggunakan laser panjang gelombang hijau, kadar sekerap yang dihasilkan adalah jauh lebih rendah daripada proses kimpalan laser lain, sekali gus membantu pembuat kereta mencapai penjimatan ketara dalam bahan mentah dan memanfaatkan pembuatan yang lebih mampan.
Semasa kajian, mereka mengambil imej berkelajuan tinggi pada beberapa ribu hingga 10,000 bingkai sesaat, dengan harapan dapat menggunakan sinar-X pedal gas zarah untuk mengkaji untuk memahami dengan tepat apa yang menyebabkan perbezaan dalam hasil kimpalan kuprum.
Marc Hummel, seorang saintis di Institut Teknologi Fraunhofer (Fraunhofer ILT), menyatakan bahawa proses kimpalan yang stabil adalah penting kerana pengeluar kenderaan elektrik selalunya perlu melengkapkan berbilion-bilion sambungan berkualiti tinggi. Pada masa hadapan, TRUMPF dan Fraunhofer ILT merancang untuk mengembangkan penyelidikan mereka ke dalam bidang lain, seperti percetakan 3D, pemotongan laser dan penebuk laser nadi ultrashort, dan untuk memasukkan rakan kongsi industri lain dalam pasukan kerjasama yang disebutkan di atas.
Kadar sekerap yang lebih rendah dengan laser panjang gelombang hijau
Proses pembuatan kenderaan elektrik menimbulkan cabaran yang sangat besar untuk teknologi laser. Tembaga ialah bahan terpenting untuk menghasilkan komponen teras kenderaan elektrik, logam bukan ferus yang hanya menyerap kira-kira 5 peratus sinaran laser dalam julat inframerah dekat (NIR) dan mempunyai kekonduksian terma yang sangat baik. Malangnya, kedua-dua sifat ini boleh menyebabkan masalah besar semasa pematerian. Oleh itu, proses ini biasanya memerlukan pemeriksaan nuklear yang dekat.
Selain laser NIR, laser panjang gelombang hijau juga tersedia dalam portfolio produk Trumpf. Laser dengan panjang gelombang hijau adalah penyelesaian kepada masalah ini," kata Mauritz Mοller, pengurus industri automotif Trumpf. Malah, tembaga boleh dikimpal dengan lebih baik menggunakan laser ini."
Tembaga menyerap panjang gelombang hijau jauh lebih baik daripada inframerah. Kerana bahan mencapai suhu leburnya lebih cepat, proses kimpalan juga bermula lebih cepat dan memerlukan kuasa laser yang lebih sedikit. Akhirnya, proses kimpalan yang lebih stabil juga menghasilkan kadar sekerap yang lebih rendah, yang menyumbang kepada pembuatan yang lebih mampan.
Eksperimen pedal gas zarah
Untuk mengkaji proses kimpalan secara terperinci, pakar dari Institut Teknologi Perindustrian Fraunhofer di Jerman telah menjalin kerjasama dengan Institut Teknologi Laser di Universiti RWTH Aachen di Jerman, di mana mereka menggunakan sumber cahaya X-ray PETRA III DESY dalam persediaan eksperimen di Pusat Helmholtz di Jerman.
Marc Hummel menerangkan: "Kaedah konvensional sebenarnya hanya boleh melihat pelepasan elektromagnet plasma. Dengan sinaran DESY, kita bukan sahaja dapat melihat bahagian dalam lebur, malah kita boleh melihat dinamik lebur dalam masa nyata."
Untuk tujuan ini, pasukan dari Fraunhofer ILT dan Trumpf mengkaji proses kimpalan laser di DESY menggunakan dua sistem laser yang berbeza (laser inframerah dekat dan laser panjang gelombang hijau.) Mauritz Mοller berkata, "Bagi kami, ini adalah peluang yang baik untuk mengkaji proses kimpalan bahagian industri. Contohnya, bagaimana percikan dan keliangan terbentuk dan bagaimana haba daripada proses kimpalan mempengaruhi bahagian sensitif seperti komponen elektronik."