Neues Verbundprojekt ProLasKu unter Leitung von TRUMPF – enge Kooperation von Industrie und Forschung – Ziel: neuer Hochleistungslaser für effizientere Produktionsprozesse beim Schweißen von Kupfer

Der Laser- und Lasersystemhersteller TRUMPF entwickelt gemeinsam mit Partnern aus Wissenschaft und Industrie im öffentlich geförderten Verbundprojekt „ProLasKu“ eine neue Laserstrahlquelle mit grüner Wellenlänge. ProLasKu steht für die „Steigerung der Prozesseffizienz und der Schweißnahtqualität beim Laserstrahlschweißen von Kupferstoffen durch innovative Systemtechnik“. Thomas Rettich, Wissenschaftskoordinator bei TRUMPF und ProLasKu-Projektleiter, sagt deutlich: „Unser Ziel im Verbundprojekt ist die Entwicklung und Anwendung eines neuen Lasersystems mit grüner Wellenlänge, das die Grundlage für erhöhte Qualität und Energieeffizienz beim Kupferschweißen schafft.“

Der zunehmende Trend in Richtung Elektromobilität und erneuerbare Energien erfordert immer mehr die Verwendung von Kupfer – und somit eine Lösung der bisher auftretenden Herausforderungen beim Schweißen dieses Werkstoffs. Die grüne Laserstrahlquelle, die TRUMPF entwickelt und mit den Partnern erprobt, erreicht mit bis zu 1,5 Kilowatt eine deutlich höhere Ausgangsleistung im Dauerstrichbetrieb als bisher. Dies ermöglicht effizientere Produktionsprozesse beim Kupferschweißen.

Grüne Wellenlänge für effizienteres Kupferschweißen
Heutzutage setzt die Industrie hauptsächlich Infrarotlaser zum Kupferschweißen ein. Doch zu den Werkstoffeigenschaften von Kupfer gehört zum einen die hochreflektierende Eigenschaft bei 1000 Nanometern Wellenlänge (IR) sowie die hohe Wärmeleitfähigkeit. Dies führt im Vergleich zu anderen Werkstoffen zu einer starken Reflektion des Laserstrahls und damit einem hohen Energieverlust. Zum anderen können beim Tiefschweißen viele Spritzer entstehen. Bei Verwendung eines Infrarotlasers bringt all das Herausforderungen mit sich bezüglich der Nahtqualität und der Energieeffizienz. Im Gegensatz dazu absorbiert Kupfer die grüne Wellenlänge (~500 nm) deutlich besser. Grüne Laser bieten deshalb die Grundlage für ein energieeffizienteres und qualitativ hochwertigeres Kupferschweißen, unabhängig von der Beschaffenheit der Materialoberfläche. Zudem entstehen bei dem Prozess deutlich weniger Spritzer.

Gemeinsame Zusammenarbeit mit Partnern aus Industrie und Wirtschaft
Das auf drei Jahre angelegte Forschungsprojekt ProLasKu ist Teil der Initiative „Effiziente Hochleistungs-Laserstrahlquellen (EffiLAS)“. Diese befasst sich mit Innovationen für leistungsfähigere sowie energie- und kosteneffizientere Lasersysteme und wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert. Seit Dezember 2016 arbeitet TRUMPF im Projekt ProLasKu mit Siemens, Temic Automotive Electric Motors und dem Institut für Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften der Technischen Universität München zusammen. „Die gemeinsame Technologieentwicklung ist eine sehr gute Gelegenheit für TRUMPF, wissenschaftliche Erkenntnisse mit dem Anwendungsverfahren beim Kunden zu verbinden und auszutauschen“, erläutert Rettich. „Zudem bilden sich durch die Zusammenarbeit für dieses Projekt Vorteile sowohl für die Industrie als auch für Universitäten.“ 

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