Sứ mệnh „Tầm nhìn sâu xa“

Các thách thứcn

Một trong những điều mà đội ngũ ILT và TRUMPF muốn xem xét kỹ lưỡng dưới ánh sáng tia X có độ chói cao là quá trình hàn các chất nền gốm-kim loại (MKS). Các MKS này kết nối các bộ phận điện tử trong môi trường điện áp cao, ví dụ như thiết bị điện tử công suất của ô tô điện. Một lớp đồng cực mỏng được ốp vào một tấm gốm sứ cách điện. Các nhà sản xuất ô tô muốn hàn một bộ phận bằng đồng khác lên MKS bằng laser xanh lá để tiếp xúc. Vì vậy, đó là mối nối đồng với đồng. Câu hỏi bây giờ là: Làm thế nào để bạn có được tất cả trong quá trình hàn để đạt được kết quả tốt nhất có thể? Các tấm đồng càng mỏng càng tốt, quy trình cực kỳ nhanh, mối hàn phải duy trì ở mức 100% và gốm sứ không bị ảnh hưởng bởi tia laser. Hay nói ngắn gọn: Làm thế nào để bạn tìm được thiết lập laser hoàn hảo cho quy trình hiệu quả nhất?

Các giải pháp

Fraunhofer ILT và TRUMPF đã cùng nhau làm rõ vấn đề phức tạp một cách riêng biệt: Họ muốn xem các video X-quang sắc nét về quy trình laser đang diễn ra cũng như xem tận mắt và xem bằng tất cả các công cụ phân tích xem những ảnh hưởng nào có thay đổi nhỏ nhất về các thông số laser về độ sâu hàn, sự hình thành lỗ rỗ và sự hình thành tia lửa. Tại Đức, điều này chỉ có thể thực hiện được tại DESY electron synchrotron, nơi nghiên cứu khoa học cơ bản thường được thực hiện. Là của một trong những dự án công nghiệp đầu tiên, ILT và TRUMPF có một vị trí tại một trong những phòng thí nghiệm địa phương, nơi có thể thực hiện các video X-quang như vậy.

Triển khai

Ba ngày làm việc trong phòng thí nghiệm tại DESY đã được đặt trước - quá trình chuẩn bị cho việc này mất tới hai năm: Đội ngũ đã phát triển một phương pháp thử nghiệm và xác định các câu hỏi khoa học chính xác. Điều rất quan trọng đối với họ là tạo trước một kế hoạch chính xác về cách thức thực hành kiến thức vào trong các ứng dụng công nghiệp cụ thể. Vào tháng 12 năm 2022, thời điểm đã đến: Cả hai đội ngũ đã tập hợp công nghệ laser, quang học và công nghệ khác và gặp nhau tại DESY. Trong phòng thí nghiệm ở Beamline P07, các đội ngũ đã thiết lập lắp laser đĩa TruDisk 2021 cho đèn laser xanh lá cây và bố trí thử nghiệm: Ánh sáng tia X chiếu vào mẫu thử từ bên cạnh và ghi lại các loạt hình ảnh bên trong, laser sẽ hàn từ trên và rô-bốt​ thay đổi các mẫu thử để đẩy nhanh quá trình. Bây giờ là lúc để tận dụng tốt ba ngày. Các thử nghiệm đã chuẩn bị được thực hiện suốt ngày đêm trong một hệ thống ca. Cola và khoai tây chiên giúp các nhà khoa học vượt qua thời gian này một cách tập trung. Chỉ riêng MKS đã chiếm hơn một trăm lần chạy thử nghiệm.

Triển vọng

Dữ liệu về độ chính xác hàn, tốc độ hàn, v.v. đạt đến một tỷ tỷ watt. Các nhà khoa học từ ILT và TRUMPF đã bắt đầu phân tích những ấn tượng đầu tiên về DESY. Nhưng công việc đánh giá chính tất nhiên sẽ chỉ bắt đầu trong vài tuần sau thử nghiệm DESY. ILT tại Aachen và TRUMPF tại Ditzingen, người ra phải cúi xuống để xem bảng, video và dữ liệu cảm biến. Nhờ lập kế hoạch chính xác, mọi thứ nhanh chóng trở nên rõ ràng về cách hàn laser, vốn đã được tối ưu hóa ở mọi khía cạnh, sẽ được thực hiện như thế nào trong tương lai gần, chẳng hạn như hàn laser của MKS trong thiết bị điện tử công suất cho xe điện. Các nhà sản xuất ô tô đã chờ sẵn.