Automobilindustrie

Die Automobilbranche ist im Umbruch: E-Mobility und autonomes Fahren dominieren die Diskussion. Gleichzeitig steht die Frage im Raum, wie sich Gewicht und Verbrauch insbesondere der Hybrid-Fahrzeuge weiter reduzieren lassen. Das Fraunhofer ILT arbeitet seit Jahrzehnten mit Partnern aus der Automobilbranche zusammen und bietet sowohl in der Fertigung als auch bei der Ausrüstung neuer Kraftfahrzeuge attraktive Lösungen. So werden für den Leichtbau Fertigungsverfahren entwickelt, wie beispielsweise das Schweißen von ultrahochfesten Stählen und Verbundwerkstoffen, das lasergestützte lokale Enthärten von kaltgepressten Stählen zur Optimierung der Umformtechnik, das Schneiden von CFK-Bauteilen oder das Fügen von artungleichen Leichtbauwerkstoffen.

Für neue Ansätze in der Konstruktion für den Prototypenbau und für neue Prozesskettenansätze in der Serienfertigung werden in der Fahrzeugtechnik individuelle metallische und nichtmetallische Bauteile in kürzester Zeit benötigt. Dazu entwickelt das Fraunhofer ILT seit vielen Jahren Hochleistungs-3D-Druckverfahren, wie beispielsweise das Laserstrahlschmelzen. Das Entwicklungsspektrum reicht von der Materialtechnik über die Prozessentwicklung bis hin zur Auslegung von Fertigungslinien.

Für den Zukunftsmarkt der E-Mobility werden am Fraunhofer ILT neue Konzepte des Packaging für Leistungselektronik und Batterietechnik entwickelt. Diese reichen vom Packaging einzelner Zellen über das Moduldesign bis hin zur Fertigung von Gesamtbatterien. Konstruktion, Prozessentwicklung und Auslegung von Fertigungssystemen für Batterien und Leistungsmodule sind Schwerpunkte, mit denen die Wissenschaftler die Automobiltechnik unterstützen. Darüber hinaus wird das Fraunhofer ILT im Bereich der Lichttechnik mit der Modellierung neuer optischer Systeme für Pkw-Scheinwerfer sowie der Entwicklung kompakter LIDAR-Systeme beauftragt.

Laserfügeverfahren für Metall-Kunststoff-Verbunde

Multi-Material-Dachspriegel: Dieser Demonstrator des Fraunhofer LBF und ILT zeigt, wie sich Kosten und Bearbeitungszeit bei einem Automobilbauteil senken lassen.
© Fraunhofer ILT, Aachen.

Multi-Material-Dachspriegel: Dieser Demonstrator des Fraunhofer LBF und ILT zeigt, wie sich Kosten und Bearbeitungszeit bei einem Automobilbauteil senken lassen.

Im Automobilbau gewinnen leichte Hybridbauteile aus faserverstärktem Kunststoff (FVK) und Metall immer mehr an Bedeutung. Am Fraunhofer ILT werden Laserprozesse für die Bearbeitung solcher Komponenten entwickelt, die die spezifischen Eigenschaften der Werkstoffe und deren Vorteile – wie hervorragende mechanische Eigenschaften oder die gute Korrosionsbeständigkeit – optimal erhalten. Ein vollautomatisches Fügeverfahren für Metall und thermoplastische Faser-Kunststoff-Verbunde kann die Bearbeitungszeit und Herstellungskosten etwa in der Serienfertigung für Automobilkarosserien senken. Dies demonstriert beispielsweise ein gefertigter Dachspriegel, ein Verbindungselement für B-Säulen im Automobil, aus einer faserverstärkten Kunststoffstrebe und metallischen Anschlussblechen. Als Alternative zum bisher eingesetzten Kleben und Nieten wird ein neuer, laserbasierter Fügeprozess genutzt, der Kunststoff und Metall per Formschluss und Adhäsion miteinander verbindet. Prozesszeiten werden dabei im Vergleich zu konventionellen Verfahren um 70 Prozent und die Kosten für die Rohmaterialien um 45 Prozent reduziert.

Laserbonden für die flexible, robuste Kontaktierung

Kontaktiertes Batteriemodul aus 18650-Zellen.
© Fraunhofer ILT, Aachen.

Kontaktiertes Batteriemodul aus 18650-Zellen.

Die zunehmende Elektrifizierung beispielsweise von Automobilen bewirkt einen erhöhten Bedarf an leistungsfähigen Energiespeichersystemen. Am Fraunhofer ILT werden vor diesem Hintergrund effiziente Laserverfahren für die gesamte Prozesskette zur Produktion von Energiespeichersystemen – von der Zellfertigung bis hin zur Modul- und Packkontaktierung – entwickelt und umgesetzt. Das Laserbonden ist hierbei eine besonders vorteilhafte Technik, die Fügeprozesse mit hohem Automatisierungsgrad, hohe Prozessstabilitäten und die Reduktion von Fertigungszeiten ermöglicht. In mehreren Forschungsprojekten werden Laserbonder entwickelt und aufgebaut, die beispielsweise Metallbändchen aus Aluminium oder Kupfer mit einem Laserstrahlschweißverfahren fügen. Im Vergleich zum Ultraschallbonden lassen sich größer dimensionierte Bändchengeometrien bearbeiten und über die somit erzeugten Verbindungen hohe Ströme verlustärmer und sicherer übertragen.

So wurde ein Drahtbonder mit einem Faserlaser, einem galvanometrischen Scanner und einer Strahlführungs- und Fokussiereinheit kombiniert, so dass unter Verwendung von örtlicher Leistungsmodulation Aluminium- oder Kupferbändchen mit einem Querschnitt von bis zu 300 x 2000 μm² auf Batteriepole geschweißt werden können.

Projektergebnisse 2017 (Auswahl)

Projektergebnisse 2016 (Auswahl)

Hier finden Sie eine Auswahl laufender Verbundprojekte

»ADIR«

Next generation urban mining - Automated disassembly, separation and recovery of valuable materials from electronic equipment

»futureAM«

Next Generation Additive Manufacturing

»CeGlaFlex«

Prozesskette für formflexible keramische und glasbasierte Schalt- und Displayelemente

»INSPIRE«

Interferometrische Abstandssensorik mit autonomen Subsystemen für Präzisions-Inline-Messungen zur Regelung automatisierter Fertigungsprozesse

»ComMUnion«

Net-shape joining technology to manufacture 3D multi-materials components based on metal alloys and thermoplastic composites

»ProLMD«

Prozess- und Systemtechnik zur Hybrid-Fertigung großer Bauteile mit dem Laser Metal Deposition (LMD) Verfahren

»EVEREST«

Entwicklung einer intelligenten Verfahrens- und Systemtechnik für das extreme Hochgeschwindigkeits-Laserauftragschweißen

»TriboLas-3D«

Verfahrensentwicklung zur laserbasierten Herstellung ortsselektiver tribologischer Schichtsysteme auf 3D-Oberflächen

»FlexHyJoin«

Flexible Production Cell for Hybrid Joining

»ultraSURFACE«

Ultra Dynamic Optical Systems for High Throughput Laser Surface Processing

Ansprechpartner für Projektanfragen

Dipl.-Ing. Hans-Dieter Hoffmann

»Laser und Laseroptik« 

 

Telefon +49 241 8906-206
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Dr.-Ing. Arnold Gillner

»Abtragen und Fügen« 

 

Telefon +49 241 8906-148
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Prof. Dr.-Ing. Johannes Henrich Schleifenbaum

»Generative Verfahren und funktionale Schichten« 

 

Telefon +49 241 8906-398
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Prof. Dr. rer. nat. Reinhard Noll

»Messtechnik und EUV-Strahlquellen« 

 

Telefon +49 241 8906-138
-> E-Mail senden