KEM Konstruktion Connected mobile Machines & Mobility (CMM) 2020

ENTWICKLUNGSTOOLS & PRODUKTION
SCHWEISSEN
Elektronenstrahlanlagen ermöglichen
kurze Taktzeiten
durch das automatische Beund
Entladen sowie der Erzeugung
des Vakuums parallel zum
Schweißprozess
Bild: Pro-Beam
E-Mobilität bietet Anwendungsfelder für den Elektronenstrahl
Präzises Schweißen filigraner Teile
Die Elektronenstrahltechnologie von Pro-Beam bietet gute Voraussetzungen, um leitende Metalle, wie
Kupfer und Nickel oder Leichtbaumetalle wie Aluminium und Aluminiumlegierungen mit sehr schmalen
Nähten zu schweißen oder Bauteile zu härten. Auch für das präzise Zusammenschweißen sehr filigraner
Kupfer-Hairpins, wie sie in Elektroantrieben zum Einsatz kommen, ist der Elektronenstrahl ein effizientes
und wirtschaftliches Werkzeug.
Marlina Schütze, Marketing, Pro-Beam GmbH & Co. KGaA, Gilching
Die Bauteile eines Fahrzeugs sind extremen Belastungen ausgesetzt.
Darum sind deren mechanischen Eigenschaften von
hoher Bedeutung. Hierzu trägt auch die Qualität der Schweißnähte
bei, sodass der Elektronenstrahl als ideales Werkzeug gilt: Er erzielt
dank geringer Wärmeentwicklung präzise und verzugsarme Ergebnisse.
Zudem bleiben die Bauteile durch die Arbeit im Vakuumumfeld
spritzerfrei.
„Der Elektronenstrahl wird dem Bedürfnis der Automobilbranche
nach einfacher Automatisierung sowie Prozessparameter-Überwachung
gerecht und ist anderen thermischen Verfahren überlegen“,
erklärt Dr. Thorsten Löwer, Leitung Entwicklung und Anlagentechnik
bei der Pro-Beam Gruppe in Gilching. So ist der Elektronenstrahlprozess
jederzeit reproduzierbar und mechanische Gütewerte bleiben
erhalten. Gerade bei geometrisch komplexen Bauteilen aus dem
Bereich des konventionellen Antriebsstrangs kommt Anwendern
die dynamische Strahlführung mit Freiheiten in Schweißfigur und
-geschwindigkeit zugute.
Mit dem zu 100 Prozent digital steuer- und nachvollziehbaren Prozess
vereinfacht man auch die Qualitätskontrolle: Die elektronenop-
tische Bilderzeugung erlaubt einen präzisen Pre- und Post-Prozess –
so erübrigen sich zusätzliche Werkzeuge.
Die Komponenten im elektrischen Antriebsstrang sind durch die höheren
Drehmomente einer größeren Krafteinwirkung ausgesetzt
und unterliegen daher häufig noch größeren Belastungen und Kriterien,
sodass der Einsatz des Elektronenstrahls prädestiniert ist.
„In mehrjähriger Forschungs- und Entwicklungsarbeit haben wir unsere
Technologie und Anlagen weiterentwickelt, sodass wir als erstes
Unternehmen Komponenten für E-Autos mit dem Elektronenstrahl
fügen konnten“, berichtet Dr. Thorsten Löwer.
Effizienter und robuster Schweißprozess
So kommt der Elektronenstrahl beispielsweise bei Hairpin-Statoren
für Elektromotoren zum Einsatz, bei denen bis zu 300 Kupfer-Pins
gefügt werden. Hier ist er besonders geeignet, da im Gegensatz zu
anderen Strahlverfahren keine lichtoptischen Effekte entstehen.
Aufgrund der hohen Absorptionsraten lässt sich ein hocheffizienter
und robuster Schweißprozess darstellen. Ferner ermöglicht das digitale
Verfahren eine reproduzierbare Schweißperlengeometrie und
auch bei Höhenversätzen von über 1 mm gelingt ein präzises Resultat.
Dabei verhindert die, dem Kontaktieren vorgelagerte, elektronenoptische
Prozessüberwachung Fehlschweißungen aufgrund von
62 K|E|M Konstruktion Sonderausgabe Connected mobile Machines & Mobility (CMM) 2020