campus di ricerca ARENA2036<\/strong>, un gruppo di esperti ha discusso gli ultimi sviluppi, le nuove applicazioni e le tendenze del mercato. L\u2019incontro ha visto la partecipazione di 20 relatori in rappresentanza dell\u2019intera catena di fornitura, tra cui aziende automobilistiche, produttori di batterie, aziende di monitoraggio dei processi e produttori di laser.<\/p>\n\n\n\nL\u2019evento si \u00e8 suddiviso in quattro sessioni<\/strong>, durante cui gli speaker hanno trattato l\u2019argomento attraverso punti di vista differenti: applicazioni fotoniche nella produzione di catodi\/anodi, applicazioni fotoniche nella produzione di celle a batteria, e applicazioni fotoniche nella produzione di moduli batteria. Le sessioni sono state introdotte dalla presentazione di Jan-Philipp Weberpals<\/strong>, Subject Specialist Laser Beam Processes for Car Body Construction and Electromobility di Audi<\/strong>, che ha spiegato che il sistema di batterie dei veicoli elettrici \u00e8 costituito da diversi moduli di batterie, assemblati da un gran numero di singole celle di batterie. La tecnologia a raggio laser offre un\u2019ampia gamma di soluzioni possibili per l\u2019elettromobilit\u00e0<\/strong>. Oltre ai contatti delle celle, che costituiscono il cuore del modulo batteria, anche il suo alloggiamento deve essere collegato mediante la tecnologia a raggio laser. Le sfide della prototipazione sono quindi evidenti e la questione di un\u2019unica apparecchiatura per diversi requisiti \u00e8 ovvia.<\/p>\n\n\n\nApplicazioni fotoniche nella produzione di catodi\/anodi<\/h3>\n\n\n\n
La presentazione di Jens Reiser<\/strong>, Sales & Innovation E-Mobility di Precitec, si \u00e8 concentrata sulle soluzioni Precitec<\/strong> per i sensori ottici. Nella prima parte, Reiser ha illustrato i principi fisici alla base dei sensori Precitec, comprese le tecniche di misurazione confocale e interferometrica cromatica che possono raggiungere risoluzioni inferiori a 1 micron. Questi sensori consentono di misurare in linea e senza contatto i criteri di qualit\u00e0 critici nella produzione di cellule. Nella seconda parte della presentazione sono stati affrontati argomenti quali: il rilevamento di impurit\u00e0; la misurazione dello spessore e della sopraelevazione dei bordi; l\u2019ispezione delle bave di taglio. La presentazione si \u00e8 conclusa con una panoramica delle potenziali strategie ad anello chiuso per le future linee MP.<\/p>\n\n\n\nL\u2019attuale rapida crescita del settore dei veicoli elettrici, come evidenziato da G\u00fcnter Ambrosy<\/strong> – Industry Manager Mobility di TRUMPF<\/strong>, sta stimolando la domanda e l\u2019innovazione nella produzione di batterie. Ci\u00f2 \u00e8 particolarmente evidente nello sviluppo di processi basati sul laser per la produzione di celle per batterie. Che siano cilindriche, a sacchetto o prismatiche, tutte le celle delle batterie richiedono il taglio delle lamine. Tradizionalmente questo processo \u00e8 stato realizzato con processi meccanici come il taglio e lo stampaggio, ma i recenti aumenti delle potenze laser hanno reso il taglio laser pi\u00f9 interessante<\/strong>, al punto che ora sta diventando il processo di scelta. Soddisfare le richieste industriali si rivela una sfida a causa della complessit\u00e0 dei materiali delle lamine e dei progetti degli elettrodi, rendendo la scelta della tecnologia laser pi\u00f9 adatta una sfida significativa. Le esigenze vanno dal taglio di sottili lamine metalliche nude alla profilatura di materiali rivestiti, dove sia la lamina nuda che il materiale rivestito devono essere tagliati in un unico processo. I materiali si dividono in anodi (lamine di rame rivestite di grafite) e anodi (lamine di alluminio rivestite con mezzi attivi contenenti Li+ come NMC o LFP).<\/p>\n\n\n\nApplicazioni fotoniche nella produzione di celle a batteria<\/h3>\n\n\n\n
La tecnologia Enovasense<\/strong>, raccontata da Geoffrey Bruno<\/strong> \u2013 Founder dell\u2019azienda, consente di misurare le propriet\u00e0 chiave di qualsiasi tipo di rivestimento opaco su qualsiasi materiale. Dopo il rivestimento dell\u2019elettrodo e prima della calandratura, il peso superficiale, la densit\u00e0 e persino il livello di essiccazione degli strati di catodo e anodo possono essere misurati con un sensore unilaterale, indipendentemente dal substrato sottostante. Inoltre, lo spessore della vernice dielettrica isolante pu\u00f2 essere misurato anche su numerose parti, come la cella della batteria stessa o i componenti di trasmissione del calore. Nel settore delle celle a combustibile, la tecnologia Enovasense \u00e8 in grado di misurare lo spessore di vari tipi e geometrie di rivestimenti su piastre bipolari, da rivestimenti in canali di campi di flusso molto piccoli a rivestimenti che scendono a livelli nanometrici.<\/p>\n\n\n\nHolger Schlueter<\/strong>, Head of Business Development di SCANLAB<\/strong>, ha identificato tre applicazioni laser <\/strong>nel campo della produzione di batterie per veicoli elettrici: saldatura Cap-Can, Busbar al terminale della batteria, moduli batteria. Schlueter ha presentato la saldatura al volo per gli stadi lineari 1D per migliorare il tempo di ciclo di queste applicazioni. Gli svantaggi della modalit\u00e0 di saldatura statica includono tempi di spegnimento del laser indesiderati tra gruppi di giunzioni adiacenti e inoltre, utilizzando un campo di scansione pi\u00f9 ampio, \u00e8 necessario considerare alcuni aspetti fisici per i bordi del campo di scansione: variazione dell\u2019angolo di incidenza e geometria ellittica dello spot. Entrambi gli inconvenienti possono essere eliminati implementando la funzionalit\u00e0 on-the-fly <\/strong>per gli stadi lineari 1D\/2D. I vantaggi della modalit\u00e0 on-the-fly includono la preregistrazione della velocit\u00e0 dell\u2019asse, che consente di aumentarla fino a quando non viene identificato un tempo di spegnimento del laser nel processo.<\/p>\n\n\n\nCome spiegato da Robert Bernhard<\/strong>, Application Lab and Branch Manager di Civan Lasers<\/strong>, l\u2019evoluzione della produzione automobilistica di veicoli elettrici ha determinato una crescente richiesta di saldatura di materiali in alluminio. In particolare, la leggerezza e la superiore conducibilit\u00e0 termica dell\u2019alluminio lo rendono vantaggioso per le applicazioni di mobilit\u00e0 elettrica. Il laser a fascio dinamico<\/strong>, una soluzione emergente nel campo della saldatura dell\u2019alluminio, offre capacit\u00e0 senza precedenti di modellare e regolare il fascio laser in tempo reale. Questa tecnologia consente di modulare la distribuzione dell\u2019intensit\u00e0 utilizzando livelli di potenza laser fino a 28 kW per la saldatura. Queste capacit\u00e0 consentono un controllo preciso del bagno di fusione.<\/p>\n\n\n\nApplicazioni fotoniche nella produzione di moduli batteria<\/h3>\n\n\n\n
La domanda, in continuo aumento, di tecnologie di propulsione alternative, come le batterie o le celle a combustibile, pone nuovi compiti ai sistemi di produzione. Nuovi concetti di produzione o requisiti per le fasi di produzione esistenti sono solo alcune delle sfide che i produttori devono affrontare. Altri fattori da non sottovalutare sono la crescente concorrenza o la pressione sui costi nella produzione di batterie. I processi laser<\/strong> sono particolarmente importanti perch\u00e9 sono diventati parte integrante dei moderni impianti di produzione di veicoli elettrici. <\/p>\n\n\n\nNella sua presentazione, Thomas Umschlag<\/strong>, General Manager di PRIMES<\/strong>, ha illustrato come la diagnostica dei raggi laser possa contribuire in modo significativo all\u2019aumento della produttivit\u00e0 e alla riduzione dei costi. Sono state presentate le opzioni per la caratterizzazione delle fasi di produzione basate sul laser durante l\u2019installazione delle apparecchiature di produzione, ma anche come le tecnologie di monitoraggio integrate nel sistema possono aumentare la qualit\u00e0 del prodotto e l\u2019eccellenza della produzione.<\/p>\n\n\n\nApplicazioni fotoniche nella produzione di celle a combustibile<\/h3>\n\n\n\n
Infine, Eveline Reinheimer<\/strong>, Research Associate di IFSW \u2013 Institut f\u00fcr Strahlwerkzeuge<\/strong>, ha mostrato come la saldatura a fascio laser sia un processo altamente efficiente <\/strong>per unire i perni di rame degli azionamenti elettrici, comunemente chiamati “forcine”. La formazione di pori pu\u00f2 ridurre l\u2019area della sezione trasversale, con conseguente aumento della resistenza elettrica e diminuzione della resistenza alla trazione del giunto. <\/p>\n\n\n\nQuesto studio confronta diverse strategie di saldatura <\/strong>per valutare la formazione di pori e spruzzi durante la saldatura di forcine in Cu. Le strategie di saldatura sono state modificate alterando le geometrie dei contorni di scansione, le forme dei fasci e impiegando l\u2019energia di linea adattiva. Sono state ottenute diverse forme di fascio utilizzando una fibra di distribuzione del fascio due in uno e un laser Civan con combinazione coerente del fascio. Per rilevare la formazione di pori, la zona di lavorazione \u00e8 stata monitorata attraverso l\u2019imaging a raggi X, mentre per osservare la formazione di spruzzi sono state utilizzate telecamere ad alta velocit\u00e0.<\/p>\n\n\n\n