Elektromobilität

Photonik für neues Zeitalter der Mobilität

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Laserprozesse und optische Inline-Inspektion sind Schlüsseltechnologien für eine bezahlbare und verlässliche Elektromobilität. Sie ermöglichen den Schritt in die Großserie.

Mit der Elektromobilität und dem Autonomen Fahren treibt die Automobilindustrie gleich zwei globale Zukunftsprojekte voran. Der Umbruch nimmt momentan Fahrt auf. Bereits 2030 soll jedes zweite Neufahrzeug weltweit elektrisch fahren. Lasertechnik und Imaging kommen beim Einstieg in den Massenmarkt eine tragende Rolle zu.

Auf der Laser World of Photonics präsentieren die Aussteller ihre neuesten Entwicklungen für die Mobilität der Zukunft. So zeigen etwa führende Anbieter von Lasertechnik und Imaging-Systemen, wie ihre Lösungen zur effizienten Großserienfertigung von Elektrofahrzeugen beitragen und welche Schlüsselfunktion smarte Sensoren beim Autonomen Fahren einnehmen.

Marktbeobachter erwarten, dass 2025 jeder vierte Neuwagen weltweit elektrisch angetrieben wird. Diese Dynamik birgt für Autobauer enorme fertigungstechnische Herausforderungen. Um sichere, zuverlässige und bezahlbare Elektrofahrzeuge in Großserie zu produzieren, müssen sie eine neue Prozesswelt etablieren. Schon heute übernehmen Laser in Batteriefabriken sämtliche Schweißvorgänge und eine rasch steigende Zahl von Schneid- und Strukturierungsaufgaben. Der Fertigungsaufwand für Hochvoltbatterien ist hoch. Allein auf diese Prozesskette entfällt ein Drittel der Wertschöpfung von E-Fahrzeugen. Laser sind hier so unverzichtbar wie eine Inline-Prozessüberwachung. Gleiches gilt für die Großserienfertigung von Elektromotoren, Leistungselektroniken oder Leichtbaudesigns.

Höchste Qualität sichert langes Leben

Anbieter wie Trumpf (Halle A2, Stand 331), Coherent Rofin (Halle A3, Stand 315), IPG-Laser (Halle A3, Stand 329) oder Manz (Halle A3, Stand 417) stellen die Laserverfahren bereit. Wichtig ist dabei, dass beim Verbinden und Schneiden unterschiedlicher Metalle keinerlei Spritzer entstehen. Diese würden im Betrieb schnell zum Sicherheitsrisiko. Zudem ist im Sinne der Langlebigkeit höchste Präzision gefragt, etwa in Form von gasdichten und wasserdichten Schweißnähten. Die Hersteller setzen vor allem auf Faser- und Scheibenlaser sowie hochflexible Prozessstrategien.

Imaging-Spezialisten wie Keyence (Halle A2, Stand 420), Stemmer (Halle A2, Stand 201) oder PCO (Halle A2, Stand 103) steuern Lösungen zur Inline-Inspektion bei, die in der Zellfertigung unverzichtbar sind. Denn Lebensdauer und Betriebssicherheit der Zellen sind häufig eine Frage von Nano- und Mikrometern. Sensoren messen die Schichtdicken der Elektroden, wachen über die homogene Verteilung von Aktivmaterialien und kontrollieren sämtliche Walz-, Trocknungs-, Schneid- und Schweißprozesse, damit Produktionsmängel und Sollabweichungen sofort behoben werden können. Denn: Bleiben sie unerkannt, droht teurer Ausschuss. Über drei Viertel der Kosten einer Lithium-Ionen- Zelle entfallen auf Material und Prozesskosten.

Auch für die millionenfache Fertigung von Elektromotoren, Leistungselektroniken und Leichtbaukomponenten sowie 3D-gedruckte Bauteile aus Metall oder Kunststoff bieten Laser- und Imaging-Technologien die nötige Präzision und Flexibilität. Lasergeschweißte Hairpins ersetzen in den Elektromotoren aufwändige Wicklungen. Lasergeschnittene Elektrobleche haben in einer variablen Produktion unterschiedlicher Motorentypen Vorteile gegenüber mechanisch bearbeiteten Blechen. Und nicht zuletzt im bionischen Leichtbau mit additiven Verfahren oder mit Faserverbundwerkstoffen kommt Lasern eine Schlüsselrolle zu. Kurz: Die Effizienz, Reichweite und die Bezahlbarkeit von Elektrofahrzeugen steht und fällt jeweils mit Lösungen aus der Photonik.

Enabler fürs automatisierte Fahren

Das technologische Rückgrat des automatisierten Fahrens liefert ebenfalls die Photonik. Kamera- und Radarsensoren, sowie immer öfter laserbasierte Lidar-(Light detection and ranging)-Systeme ersetzen die Sinneswahrnehmung menschlicher Fahrer – und sind dieser gerade nachts oder bei schwierigen Witterungsverhältnissen überlegen. Da die optische Sensorik stündlich Datenmengen im Terabyte-Bereich generiert, geht der Trend zu intelligenten Sensorsystemen, die anhand eigenständiger Datenauswertung entscheiden, welche Daten sie an die Bordrechner weiterleiten. Enabler ist auch hier die Photonik. Der Grund: Die nötige Rechenleistung auf minimalem Raum und die effiziente Datenübertragung wären ohne Lasertechnik und optische Inspektion in der Halbleiterindustrie undenkbar.

Neben zahlreichen Ausstellern setzen auch der World of Photonics Congress und verschiedene Application Panels Schwerpunkte auf Enabler-Technologien für die Mobilität der Zukunft. (mw)



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