Untersuchungen zum instabilen Prozessverhalten beim Laser-Mikroschweißen von Kupfer

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Andreas Ostendorf
• Fachliche Zuordnung: Produktionsautomatisierung und Montagetechnik
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 261897876

Ziel des Antrags ist die Erforschung der grundlegenden Effekte beim Laserstrahl-Mikroschweißen von Kupferfolie mit NIR und NIR/VIS-Laserpulsen. Aus experimentellen Beobachtungen und Beschreibungen in der Literatur ist bekannt, dass das Schweißen von Kupferfolien mit reinen NIR-Laserpulsen wenig reproduzierbar abläuft und insbesondere starke Instabilitäten aufweist. Im Projekt soll die Arbeitshypothese überprüft werden, dass positive, instabile Rückkopplungen aufgrund (1) der temperaturabhängigen materialspezifischen Kennwerte wie Absorptions- und Wärmeleitungskoeffizient sowie (2) Veränderungen der Oberflächentopographien und damit einhergehende Absorptionsmechanismen die Ursache dieses Prozessverhaltens darstellen. Vergleichsuntersuchungen mit überlagerten NIR/VIS-Laserstrahlen als auch Vergleiche zwischen Kupfer- und Aluminiumfolien sollen weitere Indizien für die Aufklärung des Prozesses liefern. Unterstützt und validiert werden die Experimente durch dynamische FE-Simulationen. Auf Basis dieser Arbeiten soll dann eine durch Regelungstechnik stabilisierte Prozessführung entwickelt werden, die es auch bei NIR-Lasern erlaubt, stabile, reproduzierbare Verbindungen in Kupfer zu generieren. Mittelfristig sollen insbesondere auch hybride Aluminium-Kupfer-Verbindungen prozesssicher gefügt werden, da diese Konfiguration zunehmend für elektromobile Anwendungen gefordert wird.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen