Laserschweißen Kupfer-Hairpins in Elektromotoren zuverlässig verschweißen

Scansonic stellt eine neue Laserbearbeitungsoptik vom Typ RLW-S für das Laserschweißen von Hairpins in Elektromotoren vor. Die integrierte optische Sensorik soll Konturen exakt erkennen und selbst schwierigste Schweißprozesse zuverlässig steuern.

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Bei der Fertigung der Statoren setzen immer mehr Hersteller auf Kupfer-Hairpins anstelle von Kupferdrahtwicklungen. Dabei werden die wie Haarnadeln geformten Teile aufgesteckt und deren Köpfe miteinander mit dem Laserstrahl verschweißt. Pro Stator sind das zwischen 160 und 220 Hairpins, die in einem Zeitfenster von maximal 60 s bis 120 s verarbeitet werden. Die Elektromotoren gewinnen dadurch an Leistung bei reduzierter Baugröße. Die größte Herausforderung war bisher, die Lage der Hairpins sicher zu erkennen. Grund: Die Oberflächen der Hairpins können aufgrund der mechanischen Vorverarbeitung unterschiedlich stark reflektieren. Das erschwert die Bildverarbeitung. Zudem ist der Laserschweißprozess selbst extrem anspruchsvoll, weil Kupfer bei Raumtemperatur eine sehr geringe Absorption aufweist. Diese steigt jedoch während des Schweißvorgangs zusammen mit der Temperatur stark an, verbunden mit der hohen Wärmeleitfähigkeit und der geringen Schmelzbadviskosität des Materials.

Die neuartige Laseroptik vom Typ RLW-S lenkt den Laserstrahl bis auf Zehntelmillimeter genau. Möglich macht das eine integrierte Kamera, die in der Lage ist, den Bearbeitungspunkt genau zu identifizieren. So kann der Schweißprozess exakt nach einem vorgegebenen Muster ausgeführt werden. Gleichzeitig gewährleistet die Kamera eine permanente Prozessüberwachung und damit eine hohe Prozesssicherheit. Kunden ermöglicht dies höchste Verlässlichkeit mit festen, porenfreien Nähte bei hoher Reproduktionsrate. Vorhandene Laserquellen können in die Bearbeitungsstrategie integriert werden. (qui)

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