Mikrofügen

Unser Leistungsangebot

Das Fraunhofer ILT erforscht und entwickelt die laserbasierte Verbindungstechnik, bei der je nach zu bearbeitender Werkstoffklasse unterschiedliche Verfahren, wie das Laserschweißen, Laserlöten oder Laserbonden, zum Einsatz kommen. Prozesse wie das Präzisionsschweißen von Metallen, das Kunststoffschweißen oder die Glas- und Keramikbearbeitung werden dabei fortlaufend weiterentwickelt und für industrielle Anwendungen angepasst. Ein Schwerpunkt liegt bei der Entwicklung leistungsfähiger Energiespeichersysteme: Elektrische Kontakte von Kupferwerkstoffen und artungleichen Metallkombinationen – etwa für den Aufbau von Batteriemodulen oder -packs – lassen sich mit dem Laser prozesssicher erzeugen. Diese Verbindungen zeichnen sich durch hohe Stromtragfähigkeiten aus.

Mit speziellen, abstimmbaren Lasern können Kunststoff-Metall-Verbindungen für die Automobilindustrie oder transparente und hochkristalline Kunststoffe für die Elektronik oder die Medizintechnik besonders gut geschweißt werden. Durch innovative Bestrahlungstechnologien bleiben die thermischen Belastungen der Werkstücke dabei gering. Im Display-, Beleuchtungs- und Sensortechnik-Bereich kommen Laser auch zur Verkapselung von Elektronikkomponenten, zum absorberfreien Schweißen von transparenten Kunststoffen und zum Löten von Glas für hermetisches Packaging zum Einsatz.

Das Leistungsangebot des Fraunhofer ILT umfasst in der Fügetechnik die kundenspezifische Prozessentwicklung, die Integration in die industrielle Anlagentechnik, Dienstleistungen in den Bereichen Simulation und Diagnose sowie umfassende Beratung.

Kontaktierte 18650-Batteriezellen.
© Fraunhofer ILT, Aachen.
Kontaktierte 18650-Batteriezellen.
Laserstrahl-Mikroschweißen von Pouchzellen.
© Fraunhofer ILT, Aachen.
Laserstrahl-Mikroschweißen von Pouchzellen.
Glas-Metall-Verbindungen bestehend aus einem Borosilikatglasdeckel und einer Kovarhülse.
© Fraunhofer ILT, Aachen.
Glas-Metall-Verbindungen bestehend aus einem Borosilikatglasdeckel und einer Kovarhülse.

Mikrofügen metallischer Werkstoffe

  • Mikroschweißen von Stahl, Kupfer, Aluminium
  • Schweißen artungleicher Werkstoffe
  • Mikroverbindungen für Elektro- und Feinwerktechnik
  • Prozessentwicklung Kontaktierung in der Batterietechnik für
    • Rundzellen
    • Prismatische Zellen
    • Pouchbag Zellen
  • Dünn- und Dickschichtkontaktierung von thermisch empfindlichen Elektronikkomponenten
  • Prozessentwicklung und optische Systemtechnik für das Laserstrahlschweißen von Bändchen und Drähten
  • Mikro-Weichlöten für Elektronik / Elektrotechnik
  • Hartlöten artungleicher Werkstoffe

Kunststoffschweißen

  • Schweißen mit verschiedenen Bestrahlungsvarianten
    • Konturschweißen
    • Simultanschweißen
    • Quasisimultanschweißen
    • TWIST®-Schweißen
  • Absorberfreies Transparent- und Folienschweißen
  • Schweißen von faserverstärkten Kunststoffen
  • Laserbasierte Kunststoff-Metall-Verbindungen

Laserbasiertes Fügen von Glas, Keramik und Halbleitern

  • Selektives Glaslöten für Displaytechnik und Photovoltaik
  • Si / Glas-Verbindungen
  • Si / Si-Bonden
  • Mikrofügen dielektrischer Werkstoffe
  • Packaging-Lösungen für Sensortechnik und Mikrosystemtechnik

Systemtechnik

  • Komponenten und Anlagenentwicklung zum Mikrofügen
  • Prozessüberwachung
  • Simulation

Broschüren

Unsere Broschüren vermitteln einen schnellen Einblick in unser Leistungsangebot »Mikrofügen«. Detaillierte Informationen und einzelne Projektergebnisse finden Sie auch im Reiter »Projektergebnisse«.

 

»Laserbasierte Kontaktierung von Batterien und Leistungselektronik«

 

»Laserprozesse für die effiziente Herstellung von Energiespeichern«

 

»Laser in der Photovoltaik«

 

»Laser in der Kunststofftechnik«

 

»Mikrofügen mit Laserstrahlung«

Flyer

Hier finden Sie nähere Informationen zu Prozessen, Komponenten und Systemen, die unsere Wissenschaftler im Leistungsangebot »Mikrofügen« entwickeln.

 

Laserstrahlschweißen von Bipolarplatten für Brennstoffzellen

Zentrales Element der Brennstoffzelle ist die Bipolarplatte, die meist aus umgeformten Nickelblechen besteht, die mit dem Laser verschweißt werden können.

Laser Mikrofügen für Batteriepacks

Bei der Herstellung von Batteriepacks werden die einzelnen Zellen miteinander verbunden, um höhere Spannungen und höhere Kapazitäten zu erzeugen.

Videos

 

Quasisimultane Bestrahlung beim Laserdurchstrahlschweißen
absorberfreier Kunststoffe

Laser Impuls Schmelzbonden
LIMBO

Branchen

Lasertechnik trägt in unterschiedlichen Branchen zur Lösung anspruchsvoller Aufgabenstellungen bei. Ob als Werkzeug in der Automobilfertigung, als Messmittel im Umweltbereich, als Diagnose- oder Therapieinstrument in der Medizintechnik oder als Kommunikationsmedium in der Raumfahrttechnik, der Laser bietet vielfache Einsatzmöglichkeiten mit hoher Produktivität und hoher Effizienz.

Auf den Branchen-Webseiten finden Sie weitere Informationen und eine Auswahl aus unserem Angebot.

Publikationen

Nguyen, N.P., Otto, G.:
Laserdurchstrahlschweißen transparenter Kunststoffe - Teil 3: Technisch-wirtschaftliche Aspekte
JOINING PLASTICS -FUEGEN VON KUNSTSTOFFEN 13 (3-4), 176-181 (2019)

Engelmann, C., Hopmann, C., Wurzbacher, S.
Laserstrahlmikrostrukturierung von Magnesiumblechen aus ME20 – Potenziale für die In-Mould-Assembly von Kunststoff/Magnesium-Hybridverbindungen.
JOINING PLASTICS -FUEGEN VON KUNSTSTOFFEN 13(3-4), 182-189 (2019)

Engelmann, C., Gardiner, G., Voithofer, J., Popow, V., Weidmann, S., Eckstädt, J.:
Inside Manufacturing: Automated joining of hybrid metal-thermoplastic composite structures.
CompositesWorld 10(5), 24-31 (2019)

van der Straeten, K., Sparla, J., Olowinsky, A., Gillner, A.:
Influence of Self-Organizing Microstructures on the Wettability of Molten Plastic on Steel for Hybrid Plastic-Metal-Joints.
Welding in the World, Open Access, 1-11 (2019)
https://doi.org/10.1007/s40194-019-00765-6 (Open Access)

Nguyen, P., Fatherazi, P., Nippgen, S., Brosda, M., Olowinksy, A., Gillner, A.:
Investigations on energy deposition in polycarbonate by picosecond laser pulses for welding applications.
Procedia CIRP 74, 315-319 (2018)
https://doi.org/10.1016/j.procir.2018.08.122

van der Straeten, K., Olowinsky, A., Gillner, A.:
Laser-based plastic-metal-joining with self-organizing microstructures considering different load directions.
Journal of Laser Applications 30(3), 32401- (2018)

van der Straeten, K., Nottrodt, O., Zuric,M., Olowinksy, A., Abels, P., Gillner, A.:
Polygon scanning system for high-power, high-speed microstructuring.
Procedia CIRP 74, 491-494 (2018)

van der Straeten, K.,  Olowinsky, A., Gillner, A.:
Influence of Climatic Changes on the Joint Strength of Laser Joined Plastic-Metal-Hybrids.
Journal of Laser Micro/Nanoengineering 13(3), 287-291 (2018)

van der Straeten, K.,  Olowinsky, A., Gillner, A.:
Influence of climatic changes on the joint strength of laser joined plastic-metal-hybrids.
The 19th International Symposium on Laser Precision Microfabrication Edinburgh Conference Centre, Heriot-Watt University, Edinburgh, UK, 25-28 June, 2018. Proceedings of LPM2018, #18-007, (4 S.), (2018)

Spancken, D., van der Straeten, K., Beck, J., Stötzner, N.:
Laserstrukturierung von Metalloberflächen für Hybridverbindungen.
Lightweight Design 11(4), 16-23 (2018)

Spancken, D., van der Straeten, K., Beck, J., Stötzner, N.:
Laser Structuring of Metal Surfaces for Hybrid Joints.
Lightweight Design 11(4), 16-21 (2018)

Engelmann, C., Molitor, T.:
Diodenlaser ebnet Weg zu Hybrid-Bauteilen. Reproduzierbares quasisimultanes Laserfügen ersetzt Klebeprozesse.
KUNSTSTOFFE 5, 90-93 (2018)

Chung, W., Häusler, A., Olowinsky, A., Gillner, A., Poprawe, R.:
Investigation to Increase the Welding Joint Area with Modulated Laser Beam Welding over Gap.
J LASER MICRO NANOEN13 (2), 117-125 (2018)

Heinen, P., Haeusler, A., Mehlmann, B., Olowinsky, A.:
Laser beam microwelding of lithium-ion battery cells with copper connectors for electrical connections in energy storage devices
Lasers Eng. 36 (1-3), 147-167 (2017)

Britten, S., Wein, S., Olowinsky, A., Gillner, A.:
Laser impulse metal bonding with temporal power modulation
PCIM Europe 2015, Nürnberg, May 19 – 21 (7 S.) (2015)

Britten, S. W., Wang, A. Y.-T., Olowinsky, A., Gillner, A.:
Measurement of the vapor plume velocity in Laser Impulse Metal Bonding with temporal power modulation
LAMP 2015 – the 7th International Congress on Laser Advanced Materials Processing, Kitakyushu, Fukuoka, Japan, (7 S.) (2015)

Engelmann, C., Meier, D., Olowinsky, A., Kielwasser, M.:
Metal meets composite - hybrid joining for automotive applications
LIM 2015 - Lasers in Manufacturing, Munich, June 22-25 (10 S.) (2015)

Kind, H., Gehlen, E., Aden, M., Olowinsky, A., Gillner, A.:
Laser glass frit sealing for encapsulation of vacuum insulation glasses
Physics Procedia  56, 673-680 (2014)

Mamuschkin, V., Olowinsky, A., Britten, S., Engelmann, C.:
Investigations on laser transmission welding of absorber-free thermoplastics
Proc. SPIE  8968, (9 S.) (2014)

Mehlmann, B., Gehlen, E., Olowinsky, A., Gillner, A.:
Laser micro welding for ribbon bonding
Physics Procedia  56, 776-781 (2014)

Mehlmann, B., Olowinsky, A., Thuilot, M., Gillner, A.:
Spatially modulated laser beam micro welding of CuSn6 and nickel-plated DC04 steel for battery applications
JLMN J. Laser Micro/Nanoeng. 9 (3), 276-281 (2014)

Aden, M., Mamuschkin, V., Olowinsky, A., Glaser, S.:
Influence of Titanium dioxide pigments on the optical properties of polycarbonate and polypropylene for diode laser wavelengths
J. Appl. Polymer Sci. (early view) (5 S.) (2013)

Britten, S., Olowinsky, A. Gillner, A.:
Stress-minimized laser soldering of h-pattern multicrystalline silicon solar cells
Physics Procedia  41, 153-163 (2013)

Wissinger, A., Olowinsky, A., Gillner, A., Poprawe, R.:
Laser transmission bonding of silicon to silicon with metallic interlayers for wafer-level packaging
Microsyst. Technol. 19 (5), 669-673 (2013)

Mehlmann, B., Olowinsky, A., Thuilot, M., Gillner, A.:
Spatially modulated laser beam micro welding of CuSn6 and nickel-plated DC04 steel for battery applications
Proc. of Lamp2013 - the 6th Int. Congr. on Laser Advanced Materials Processing (7 S.) (2013)

Wissinger, A., Olowinsky, A., Gillner, A., Poprawe, R.:
Laser transmission bonding of silicon with metallic interlayers for wafer-level packaging
Microsyst. Technol. Online first DOI 10.1007/s00542-012-1636-4.
(5 S.) (2012)

Kind, H., Olowinsky, A., Gehlen, E.:
Laserprozess statt Ofenlötung. 
Laser + Produktion, 30-32, (2011)

Olowinsky, A., Boglea, A.:
Extending the process limits of laser polymer welding with high-brilliance beam sources (recent status and prospects of POLYBRIGHT). 
Proc. SPIE 7921, 792107, (15 S.) (2011)

Olowinsky, A., Kind, H.:
Laser glass frit bonding for hermetic sealing of glass substrates and sensors
LPM 2010 - 11th International Symposium on Laser Precision Microfabrication, Stuttgart , 07. - 10. Juni 2010. (4 S.) (2010)

Schmitt, F., Olowinsky, A.:
Laser beam micro-joining
In: Yi Quin: Micromanufacturing Engineering and Technology. Norwich, N.Y.: W. Andrew Publ. pp. 185-201, (2010). ISBN 978-0-8155-1545-6

Schmitt, F., Mehlmann, B., Gedicke, J., Olowinsky, A., Gillner, A., Poprawe, R.:
Laser beam micro welding with high brilliant fiber lasers
J. Laser Micro/Nanoeng. 5 (3), 197-203 (2010)

Stache, N. C., Stollenwerk, A., Gedicke, J., Olowinsky, A., Knepper, A., Aach, T.:
Automatic calibration of a scanner-based laser welding system
J. Laser Appl. 21 (1), 10-15, (2009)

Georgiev, G. L., Baird, R. J., McCullen, E. F., Newaz, G., Auner, G., Patwa, R., Herfurth, H.:
Chemical bond formation during laser bonding of Teflon (R) FEP and titanium
Appl. Surf. Sci. 255 (15), 7078-7083, (2009)

Schmitt, F. Mehlmann, B., Gedicke, J., Olowinsky, A., Gillner, A., Poprawe R.:
Laser beam micro welding with high brilliant fiber lasers
Proc. of LAMP 2009 – 5th Int. Congr. on Laser Advanced Materials Processing, June 29 - July 2, 2009, Kobe, Japan, (6 S.) (2009)

Schmitt, F. , Schulz-Ruthenberg, M., Olowinsky, A., Gillner, A.:
Laser joining process for photovoltaic module production
Proc. of the 5th Int. WLT-Conf. on Lasers in Manufacturing 2009, Munich, June 15 18, 2009. Ed. by A. Ostendorf [u.a.], Stuttgart: AT-Fachverlag pp. 625-630 (2009)

Sari, F., Flock, D., Gillner, A., Poprawe, R., Haberstroh, E.:
Laserdurchstrahlfügen für Mikrosysteme und Halbleitertechnik
4. Kolloquium Mikroproduktion. Hrsg. F. Vollertsen, S. Büttgenbach
Bremen: BIAS Verl. (12 S.) (2009)

Poprawe, R., Schmitt, F., Gedicke, J., Mehlmann, B., Olowinsky, A., Gillner A.:
Systemtechnik zur örtlichen Leistungsmodulation beim Laserstrahl-Mikroschweißen.
4. Kolloquium Mikroproduktion. Hrsg.: F. Vollertsen, [u.a.]
Bremen: BIAS Verl. (10 S.) (2009)
10 S.

Schmitt, F., Funck, M., Boglea, A., Poprawe, R.:
Development and application of miniaturized scanners for laser beam micro-welding
Microsystem Technol. 14, 1861-1869, (2008)

Schmitt, F., Funck, M., Boglea, A., Poprawe, R.:
Development and application of miniaturized scanners for laser beam micro welding
Proc. of PICALO 2008, 3rd Pacific Int. Conf. on Applications of Lasers and Optics, April 16-18, 2008, Bejing, China
727-732, (2008)

Stache, N., Dieckelmann, J., Firnich, R., Gedicke, J., Abels, P., Olowinsky, A., Aach, T.:
High speed video-based melt pool surveillance in laser spot welding
Proc. of the 27th Int. Congress on Applications of Lasers & Electro-Optics 2008, ICALEO, Temecula, CA, USA, October 20-23, (2008)

Schmitt, F., Prießner, A., Krämer, B., Gillner, A.:
Laser joining photovoltaic modules
Ind. Laser Solutions 23, 20-23, (2008)

Gillner, A.:
Laser micro processing
Laser Technik J. 5, 27-30, (2008)

Sari, F., Wiemer, M., Bernasch, M., Bagdahn, J.:
Laser transmission bonding of silicon-to-silicon and silicon-to-glass for wafer level packaging and Microsystems
ECS Trans. 16, 561-568, (2008)

Albus, P., Boglea, A., Burbaum, B., Holtkamp, J., Kelbassa, I., Nazery-Goneghany, V., Olowinsky, A., Petring, D., Poggel, M., Schmitt, F., Schneider, F., Wolf, N., Poprawe, R.:
Neue Schweißtechnologien mit neuen Lasern
Proc. of 10th International Aachen Welding Conference iASTK´07, 229-242, (2007)

Stache, N. C., Zimmer, H., Gedicke, J., Regaard, B., Olowinsky, A., Knepper, A., Aach, T.:
Approaches for High-Speed Melt Pool Detection in Laser Welding Applications
Proceedings of VMV 11, 217-224, (2006)

Gedicke, J., Regaard, B., Klages, K., Olowinsky, A., Kaierle, S.:
Comparison of different process monitoring methods for laser beam micro welding
Proceedings of ICALEO 2006, (8 S.) (2006)

Gedicke, J., Regaard, B., Gillner, A., Kaierle S.:
Kontrolle beim Mikroschweißen - Automatisierte Prozessüberwachung durch koaxiale Prozesskontrolle mit Fremdbeleuchtung
Laser Technik Journal 3, 33-37, (2006)

Haberstroh, E., Hoffmann, W.-M., Poprawe, R., Sari, F.:
Laser transmission joining in microtechnology
Microsystem Technologies 12, 632-639, (2006)

Gillner, A., Klages, K., Sari, F.:
Mikrofügen mit Laserstrahlung
Laser Technik Journal 3, 39-43, (2006)

Unsere Leistungsangebote decken ein weites Themenspektrum ab. Verwandte Themen zum Mikrofügen und weitere Schwerpunkte aus Forschung und Entwicklung finden Sie unter den folgenden Links.