Die Experten des Fraunhofer ILT präsentieren technologische Highlights und die neuesten Entwicklungen in der laserbasierten Fertigung für Batterien und Elektronik auf der electronica 2022:
Große Schweißnahtfläche für hohe Strombelastbarkeit und zuverlässige Eindringtiefenkontrolle. Dies sind zwei wesentliche Herausforderungen für die laserbasierte elektrische Verbindungstechnik mittels Batterie- und Leistungselektronik-Packaging. Das am Fraunhofer ILT entwickelte Laserstrahl-Mikroschweißverfahren ermöglicht mit dem LIMBO©-Prozess eine große Schweißnahtfläche mit räumlicher Leistungsmodulation und eine präzise Einschweißtiefensteuerung unter < 20 µm, ohne das darunterliegende thermisch empfindliche Substrat zu schädigen.
Die Elektromobilitäts- und Leistungselektronikindustrie benötigt beispielsweise eine lasergeschweißte elektrische Verbindung für alle drei Lithium-Ionen-Batterietypen und Leiterplatten sowie DCB/DAB.
Die minimale thermische Beeinflussung bei der Lasermaterialbearbeitung mittels ultrakurz gepulster Laserstrahlung ermöglicht die Herstellung von Schnitten, Oberflächenstrukturen und Mikrobohrungen von höchster Präzision. Mit Hilfe des UV-Mikroscanners, einer Fraunhofer ILT-Entwicklung, können mikro- und nanoskalige Durchgangslöcher in jeder Art von Polymerfolie erzeugt werden. Selbst eine hohe Lochdichte in thermisch empfindlichem Material mit einer Materialdicke von 10 µm kann aufgrund der besseren Absorption in Polymeren für UV-Laserwellenlängen ohne thermisch bedingten Materialverzug realisiert werden. Präzise, reproduzierbare Strukturen in Polymeren werden z.B. in der Medizintechnik, Filtertechnik, Mikrosystemtechnik oder in der Pharmaindustrie benötigt.
Um mikro-elektromechanische Systeme (MEMS) zukünftig noch effizienter und leistungsfähiger zu gestalten, haben die Forscher und Forscherinnen des Fraunhofer ILT in Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer ISIT und IST ein CMOS-kompatibles Beschichtungs- und Laserkristallisationsverfahren entwickelt. Das Verfahren ermöglicht, MEMS-Sensoren aus kristallinem Silizium direkt (monolithisch) auf den temperaturempfindlichen Schaltkreisen aufzubauen. Durch die Herstellung kristalliner Siliziumschichten unter CMOS-kompatiblen Bedingungen auf einem ASIC-Wafer, eröffnen sich innovative Perspektiven für die MEMS-IC-Integration.
Das Fraunhofer ILT entwickelt Prozessketten für die additive Fertigung von eingebetteten Sensoren (z. B. Dehnungsmessstreifen) an und in Bauteilen aus Bereichen wie Antriebs- und Getriebetechnik, Großmaschinen, Energieerzeugung, Schienenfahrzeuge und Luft- und Raumfahrt. Laserbasierte Technologien ermöglichen die ressourceneffiziente, individualisierte und kostengünstige Massenproduktion von »Smarten Teilen«. Diese sensorischen Komponenten liefern Daten über ihren Produktionsstatus und -zustand, die ein zentraler Aspekt aktueller Entwicklungen in der Industrie 4.0 sind, z.B. Predictive Maintenance, Big Data und KI-Ansätze.
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Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT