Startseite » Technik »

Antriebstechnik: Trumpf hat mit Fertigungstechnik mehrere heiße Eisen im Feuer

Lasertechnik
Bei der Fertigung von E-Antrieben ist Trumpf gut unterwegs

Anzeige
Technologieoffen will Laserspezialist Trumpf den Wettbewerb um die zukunftsfähigsten Antriebstechniken unterstützen. Bei der Fertigung von E-Antrieben tanzt das Unternehmen auf vielen Hochzeiten.

Hartmut Hammer
Freier Journalist in Leutenbach

Aktuell erhält Trumpf vermehrt Anfragen von Automobilzulieferern, die sich intensiv mit der Brennstoffzelle beschäftigen. „Wir sind im Austausch mit allen relevanten deutschen Herstellern von Brennstoffzellen und deren Komponenten“, erzählt Dr. Christian Schmitz, Gruppengeschäftsführer für Lasertechnik beim Ditzinger Maschinenbauer Trumpf. Interne Marktanalysen prognostizieren für das Jahr 2030 einen Anteil von knapp unter 3 % Brennstoffzellen-Neufahrzeugen in der EU und bis zu 5 % in Asien. Mit einer Industrialisierung der Brennstoffzellentechnik rechnet Trumpf ab 2025.

Im Wesentlichen steht laut Schmitz bei der Brennstoffzelle im Fokus, dünne, beschichtete Folien für Bipolarplatten gasdicht und verzugsfrei zu verschweißen. Dabei wird bei den 60 bis 120 µm dünnen Folien nur auf einer Seite eingeschweißt, aber nicht durchgeschweißt, um die Gasdichtigkeit nicht zu gefährden. Da pro Brennstoffzelle mehr als 300 Schweißungen erforderlich sind, müssen diese absolut reproduzierbar sein und mit einer sensiblen Sensorik zuverlässig kontrolliert werden. Ist nur ein Stack undicht, geht die bis dahin generierte, hohe Wertschöpfung verloren. Trumpf nutzt hier Schweiß- und Sensorik-Know-how aus der Medizintechnik, wo man bereits Herzschrittmacher heliumdicht verschweißt. „Ohne Laser ist eine Fertigung der Schlüsselkomponente Bipolarplatte nicht möglich und Trumpf ist technologisch ganz vorne mit dabei“, gibt sich Dr. Christian Schmitz überzeugt.

Kleine Laser, grüne Laser

Für die Fertigung von Batteriezellen setzt Trumpf unter anderem auf eine bewährte, aber in diesem Bereich noch selten eingesetzte Lasertechnik, die VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser). Diese sehr kleinen elektronischen Bauteile werden bereits vielfach in Lasermäusen oder in Kameras eingesetzt. Trumpf testet diese Infrarotlaser zur flächenhaften Trocknung von frisch gefertigten Batteriefolien. Dort könnten sie künftig große Heizöfen ersetzen und so den Platz- und Energiebedarf drastisch senken. Ein Großteil der weltweit zehn großen Zellhersteller validiert nach Angaben von Trumpf derzeit diese Prozessinnovation.

Als weiteres Einsatzgebiet der VCSEL hat Trumpf das autonome Fahren im Blick, bei dem der Gesichts- und Aktivitätenerkennung des Fahrers eine Schlüsselrolle zukommt. Auch für die automobile Umfeldüberwachung samt Abstandsmessung zum Vordermann wären VCSEL-Sensoren denkbar.

Für den jüngst entwickelten Laser mit „grüner“ Wellenlänge sieht Schmitz bei der Erhöhung der Batterie-Leistungsfähigkeit einen Anknüpfungspunkt. Denn das Licht der Grünlaser wird von vielen verschiedenen Kupferoberflächen besser absorbiert als das von herkömmlichen Lasern, was eine bessere Schweißqualität und somit geringere elektrische Übergangswiderstände an den vielen Schweißstellen einer Batterie nach sich zieht. Beispielsweise meint Trumpf, per Grünlaser Folienstapel von bis zu 150 Lagen sauber verschweißen (aktueller Standard etwa 40 bis 50 Lagen) und die Wandstärken einiger Komponenten verringern zu können. Auf diese Weise wollen die Ditzinger die Batteriehersteller dabei unterstützen, die in China geforderte Energiedichte von mindestens 180 Wattstunden pro Kilogramm Batterie bei einer Kapazität von mindestens 60 Kilowattstunden zu erreichen.

Schweißbegleitende Lösungen im Fokus

Synergien von Blechbearbeitung und Laserschweißen nutzt Trumpf bei der Fertigung einer Batteriewanne. Bei diesem Prozess wird die lasergestützte Beschneidung einer Platine mit deren Umformung zur Batteriewanne und dem absolut dichten Verschweißen der anliegenden Kanten kombiniert. Selbst die Reinigung des Wannenflansches vor dem gasdichten Verkleben oder Verschweißen mit der Fahrzeugkarosserie sieht man als Domäne des Lasers. Die in Kooperation mit Benteler entwickelte und gefertigte Batteriewanne ist laut Trumpf serienreif.

Weitere Synergien sieht man bei der zunehmenden Digitalisierung der Schweißprozesse. Beispielsweise kann Trumpf durch eine bildgestützte Analyse der Einlegeposition von Kupfer-Hairpins in Elektromotoren die passenden Schweißparameter für einen optimalen Fügeprozess ermitteln. Anschließend lässt sich die Schweißqualität ebenfalls optisch in kürzester Zeit kontrollieren, und so die extrem kurzen Taktzeiten in der E-Motoren-Montage einhalten.

Die Wichtigkeit der schweißbegleitenden Lösungen verdeutlicht auch eine langsame Umschichtung des Entwicklungsbudgets in diese Richtung. Schon jetzt investiert Trumpf nach Angaben von Dr. Christian Schmitz im Bereich Elektromobilität „etwa jeden dritten Euro in Software, Künstliche Intelligenz und Sensorik“.

Zweistellige Wachstumsraten bei E-Mobilität angepeilt

Aktuell verbucht Trumpf etwa ein Viertel seines Automotive-Umsatzes mit Projekten zur E-Mobilität, Tendenz steigend. „Wir rechnen in den nächsten Jahren mit zweistelligen Wachstumsraten“, blickt Schmitz optimistisch in die Zukunft. In Zahlen ausgedrückt: Heute arbeiten etwa 1500 Trumpf-Laser in der Produktion von Komponenten zur E-Mobilität, hauptsächlich bei der Lithium-Ionen-Batterie(zellen)fertigung in Asien. Bis 2022 sollen es aber schon 4000 bis 5000 Laser in diesem Bereich sein. Mit diesem Umsatzwachstum erhofft sich das Unternehmen, einen Großteil der zu erwartenden Umsatzrückgänge in den Bereichen konventionelle Automobile und allgemeine Industrie zu kompensieren.

Kontakt:

Trumpf GmbH + Co. KG
Johann-Maus-Str. 2
71254 Ditzingen

Tel. +49 7156 303–0
www.trumpf.com

Anzeige
Industrieanzeiger
Titelbild Industrieanzeiger 19
Ausgabe
19.2020
LESEN
ABO
Video aktuell

Greiferintegration leicht gemacht: Die Zimmer Group zeigt, wie es geht.

Newsletter

Jetzt unseren Newsletter abonnieren

Tipps der Redaktion

Unsere Technik-Empfehlungen für Sie

Webinare & Webcasts

Technisches Wissen aus erster Hand

Whitepaper

Aktuelle Whitepaper aus der Industrie

Unsere Partner

Starke Zeitschrift – starke Partner

Anzeige
Anzeige

Industrie.de Infoservice
Vielen Dank für Ihre Bestellung!
Sie erhalten in Kürze eine Bestätigung per E-Mail.
Von Ihnen ausgesucht:
Weitere Informationen gewünscht?
Einfach neue Dokumente auswählen
und zuletzt Adresse eingeben.
Wie funktioniert der Industrie.de Infoservice?
Zur Hilfeseite »
Ihre Adresse:














Die Konradin Verlag Robert Kohlhammer GmbH erhebt, verarbeitet und nutzt die Daten, die der Nutzer bei der Registrierung zum Industrie.de Infoservice freiwillig zur Verfügung stellt, zum Zwecke der Erfüllung dieses Nutzungsverhältnisses. Der Nutzer erhält damit Zugang zu den Dokumenten des Industrie.de Infoservice.
AGB
datenschutz-online@konradin.de