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もちろん、自动车がどんどん复雑になり、洗练されるにつれて、ますます高い精度での制造が求められる倾向は、数十年前からありました。レーザはその変革の中で常に重要な役割を果たしてきました。今日、レーザは燃料喷射ノズルの、小さくて正确に成形された形の穴开け、高级合金钢の溶接、自动変速机のギア溶接など、要求の厳しい处理で日常的に使用されています。
そうした处理の実行には多くの场合、新しい方法が必要でした。しかし、既存のレーザベースのシステムでは要件を満たすことができず、まったく新しいテクノロジーが必要になることもありました。
これは现在オンライン化されつつある、きわめて要求の厳しい eV
相干は、非常に困难な ev バッテリー组み立て作业の要件を満たすために特别设计の新世代制品を开発した初のレーザサブシステムメーカーです。具体的には、 coherentの臂ファイバーレーザとSmartweld+加工ヘッドを使うと、パウチ型电池や角形电池の组み立てにおける重要な作业で制造工程数を削减でき、优れた成果を得られます。
フォイルからタブへの溶接
顕着な用途の例は、薄いアルミニウム箔と铜箔（电极スタック）をバッテリーの「タブ」に积み重ねることです。タブとは、电极材料からバッテリーの外侧まで延びる导电端子です。
メーカーによってその处理方法はさまざまです。最も一般的な方法では、まず、贴り合わせた天博体育中国官方网站箔スタックを超音波溶接（通常、スタック溶接または予备溶接という）で仮留めします。これによって天博体育中国官方网站箔が十分に固定され、その后の处理に耐えられる机械的安定性が得られます。しかし、これは组み立ての最终的な溶接ではありません。
次に、天博体育中国官方网站箔スタックのエッジを机械的な刃物でトリミングします。スタックのトリミングは、复数の重要な机能を果たします。トリミングをすることで、凹凸がなく寸法が正确な、均一なエッジになります。それによってバッテリーの组み立てが容易になり、一贯性が高まります。トリミングはエッジから酸化物などの污れを除去し、その后の工程でもより良い结果をもたらします。
事前溶接とトリミングの后、フォイルスタックは、必要に応じて移动できるほど坚牢です。通常、次の工程では别のツールに移して、そこでタブに溶接します。さまざまなメーカーが、その工程では超音波溶接かレーザ溶接を用いています。
残念ながら、そのアプローチにはいくつか欠点があります。まず、超音波溶接は、必ずしも十分な强度の接合を生成するとは限らず、最も重要なことは、タブを完全に贯通する接合を生成することです。
超音波溶接では、使用できる箔の総数も制限されます。バッテリーのエネルギー贮蔵容量は天博体育中国官方网站箔の枚数が多いほど大きくなるため、これは无视できない点です。つまり、バッテリーメーカーにとっては、天博体育中国官方网站箔の枚数を自由に増やせるということが重要なのです。
また、超音波溶接には実用上の限界があります。超音波溶接に必要なツールは急速に摩耗するため、频繁に交换する必要があるのです。つまり、制造のダウンタイムが多くなるということです。
天博体育中国官方网站箔とタブの接合においても、超音波溶接とレーザ溶接の両方に问题があります。この场合も、超音波溶接では溶け込みの深さに限界があるため、天博体育中国官方网站箔の枚数が限定されます。
天博体育中国官方网站箔とタブの溶接部で问题になるのは、割れや「マイクロネッキング」です。マイクロネッキングとは、天博体育中国官方网站箔が他より薄くなっている局所的な领域のことです。これは通常、溶接处理时に生じる引张応力が材料を引き伸ばすために発生します。天博体育中国官方网站箔には、この応力に応じて全体に均一に変形するほどの延性はありません。
マイクロネッキングは、机械的に弱いゾーンを材料にもたらし、その后さらに破断したり変形したりすることがあるため、深刻な问题です。また、天博体育中国官方网站箔の断面积が减少すると电気抵抗が増し、バッテリーの充放电特性が変わってしまう可能性があります。
革新的なアプローチ
この用途における超音波溶接と従来のファイバーレーザ溶接の限界を克服するには、プロセスにレーザ出力を供给する方法を高度に制御する必要があります。つまり、出力の分散を空间的に制御しながら、出力の経时的な変化も制御するのです。必要とされる制御のレベルは、元々自动车のボディやパワートレイン部品のようなもっと大きくて厚みのある部品の溶接用に设计された、従来のリモートレーザシステムで达成できるレベルを超えています。
このレベルの制御と精度を実现するために特别に设计されたのが、连贯的智能智能+です。共同智能智能+smartweld+が幅広い「ビームウォブル」（高速振动）
この组み合わせのもう1つの大きな特徴は、高速であることです。Smartweld+は、小型の低惯性ミラーを利用しています。このミラーは、视野范囲は狭いですが、従来のレーザ溶接ヘッドよりもはるかに速く（ 10倍程度）
バッテリー溶接の改善
Smartweld+の速度上の利点は、フォイルトゥタブ溶接に役立ち、溶接前作业とメイン溶接作业を1つのプロセスにまとめることができます。これを実现するには、连贯的手臂flなどのシングルモードファイバーレーザと组み合わせることが一般的です。この用途では、スキャナの动きとレーザ出力変调の间の优れた同期が必要です。
天博体育中国官方网站のアプリケーションチームは、ある角度から（直接头上ではなく）smartweld+がビームを高速で振动させ、スタックとタブの厚み全体をカバーします。arm ビームの端から端までのレーザ出力と出力分布は、このビームの动きに同调して変化します。この方法が成功するかどうかは、スタックのエッジがどれだけ正确に切断されているかにかかっています。この前段阶のスタック溶接作业の精度が重要である理由はここにあります。
smartweld+と臂ファイバーレーザが、热による応力を最小限に抑えながら、スタックに热を加えることができるためです。その结果、マイクロネッキングの原因となる冷却时の天博体育中国官方网站箔の引っ张りがなくなります。
ARM ビームの独立した変调は、溶接継手も强固にします。特に、溶接の「キーホール」を安定させるために必要な制御を実现することで、スパッタやポロシティを低减でき、欠陥の减少につながります。溶接継手自体の机械的强度が优れているため、导电率も良好になります。さらに、レーザ溶接では超音波溶接で问题となる天博体育中国官方网站粉が発生しません。
溶接品质の向上に加えて、実质的にあらゆる厚さのスタックに使用できることも、このエッジ溶接アプローチのメリットです。バッテリーメーカーは必要に応じて天博体育中国官方网站箔の枚数を増やし、セル容量を増やすことができます。
连贯的智能智能+と臂ファイバーレーザは、マイクロネッキングとスパッタを抑え、伝导性が高い大きな溶接シームを作成します。
成功のためのパートナー
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成功の键は、まず、それぞれの用途で直面する特有の课题を理解することにあります。 coherent は、技术的専门知识を提供し、コミットメントを示して、メーカーと连携し、成功を左右する重要なパラメータを确认して、その特性を明らかにします。たとえば、バッテリーの天博体育中国官方网站箔とタブの溶接において、「マイクロネッキング」という现象は、当社がこの用途に取り组むまで业界で広く认识されていませんでした。 coherent のチームがそれを指摘し、解决策を见つけたのです。
coherentのイノベーションを活用する方法についてご覧ください。
