ERFOLG DURCH INNOVATION

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Laserlötverfahren mit Keyhole-Effekt

Feste Lötverbindungen für Werkstoffe mit niedrigem Schmelzpunkt (BS145)

 

HINTERGRUND


Löten ist ein thermisches Fügeverfahren, bei dem ein Lotwerkstoff aufgeschmolzen wird und sich mit den Oberflächen der zu fügenden Werkstücke stoffschlüssig verbindet. Um ein Schmelzen der Werkstücke zu vermeiden, muss der Schmelzpunkt des Lots unter dem Schmelzpunkt der Werkstücke liegen. Beim Fügen von Werkstücken mit geringem Schmelzpunkt oder mit temperaturempfindlichen Eigenschaften (z. B. bei Formgedächtnislegierungen), konnten bislang nur Lote mit sehr geringer Schmelztemperatur verwendet werden oder es mussten andere Fügeverfahren genutzt werden. Lotwerkstoffe mit geringer Schmelztemperatur führen gegenüber solchen mit hoher Schmelztemperatur zu weniger festen Lötverbindungen.

 

LÖSUNG


Mit dem am Bremer Institut für angewandte Strahltechnik GmbH - BIAS neu entwickelten Laserlötver-fahren können feste Lötverbindungen bei Werkstoffen hergestellt werden, die aufgrund ihres niedrigen Schmelzpunktes oder ihrer Temperaturempfindlichkeit mit den herkömmlichen Verfahren nicht oder nur schwer zu löten waren. Bei dem neuen Verfahren wird mittels eines Lasers in einem zeitlich und örtlich stark begrenzten Bereich des Lotes eine hohe Temperatur erzeugt. Dabei wird der aus dem Laserschweißen bekannte „Keyhole-Effekt" genutzt. Bei diesem Effekt entsteht ein hoher Temperatur-gradient, d. h. die hohe Temperatur im Kernbereich der Laserbearbeitung fällt in den Randbereichen sehr schnell ab. Der Laser wird so exakt gesteuert, dass im Lot kurzfristig eine zum Aufschmelzen ausreichende Temperatur entsteht, die sich jedoch nicht soweit ausdehnt, dass es zu einer Aufschmelzung oder Beeinträchtigung des Werkstoffes kommt. Zur Optimierungen des Verfahrens können die zu fügenden Werkstücke zusätzlich gekühlt werden oder das Lot kann in Form von eigens für die Lötnaht vorgeformten Drähten zugeführt werden.
Die Machbarkeit des Verfahrens konnte bei Voruntersuchungen gezeigt werden. Für die Weiterentwicklung werden Entwicklungspartner und Pilotanwender aus der Industrie gesucht.

 

VORTEILE UND ANWENDUNGEN


Der wesentliche Vorteil des Verfahrens ist, dass beim Löten von Werkstoffen mit niedrigem Schmelzpunkt höher schmelzende Lote als bisher verwendet werden können. Dadurch lassen sich festere Lotverbindungen erzeugen. Das Verfahren ermöglicht es, Schweißverbindungen zu vermeiden und stattdessen auf Lötverbindungen zu setzen, so dass neue Werkstoffverbindungen (z. B. im Leichtbau) ermöglicht werden, die die hohe thermische Belastung von Schweißverfahren nicht vertragen.

 

Aufgrund seiner hohen Anforderungen an die Prozesssteuerung ist das Verfahren hauptsächlich für den Einsatz in der Massenproduktion wie z. B. im Automobilbau oder Flugzeugbau geeignet.

 

ANWENDUNGSBEREICH

Automobil- und Flugzeugbau, Laserbearbeitungssysteme

SCHLÜSSELWÖRTER

Laserlöten, Fügen, Leichtbau

SCHUTZRECHTE

DE 10 2017 100 497 A1 veröffentlicht

ANGEBOT

Kooperation, Lizenzierung, Verkauf

EINE ERFINDUNG VON

BIAS – Bremer Institut für angewandte Strahltechnik GmbH

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