LTCC

Die EU unterstützt die Entwicklung von Direct Energy Deposition (DED), einem komplexen 3-D-Druckverfahren, mit dem vorhandene Werkstücke repariert oder mit Material aufgefüttert werden können mit 3,3 Mio. Euro. Gemeinsam mit wissenschaftlichen und industriellen Partnern aus 4 Ländern entwickeln wir verschiedene Aspekte dieser Drahtgestützten  Additive Manufacturing (LWAM) Technologie, die auf Laser- und Drahttechnologie aufbaut. In dem ersten Projekt wurde ein kommerzieller Laserkopf verwendet, der mit einem kontinuierlichen Laserstrahl eine ringförmige Linie erzeugt, die auf der Drahtoberfläche fokussiert ist, so dass der Draht aus Inconel 718 in das Schmelzbad eingespeist wird. Die Vorhersage der Nahtgeometrie des LWAM Verfahrens mittel Maschinellem Lernen (ML) beschreibt dieser Beitrag. Das gezeigte Material in dem Video ist 308LSi mit einem Drahtdurchmesser von 1 mm und einem spezifischen Zick-Zack-Pfad, der zu einer besonders dünnen Wand führt. Der Draht wird vom Laserstrahl vorgewärmt und anschließend homogen aufgeschmolzen. Dies bietet Flexibilität bei der Scan-Strategie und eine Verbesserung der Oberflächenqualität im Vergleich zu additiven Fertigungstechnologien mit Pulver.

Aktuelle Arbeiten konzentieren sich auf die Verbesserung der Produktqualität und Steigerung der Werkstückgröße.

Der kritischste Fertigungsprozess bei der Fertigung von Li-Ion Batterien ist das Verbinden der Batterie Tabs, die aus Kupfer und Aluminum bestehen, mit der "battery bus bar". Diese Werkstoffpaarung, ist mit anderen Schweissverfahren nur sehr begrenzt zu fügen. Doch mit geeigneten Laserparametern können die Batterie Tabs zuverlässig verbunden werden, wodurch sowohl die mechanische Festigkeit, als auch die elektrische Leitfähigkeit und die innere Korrosion, die beim normalen Betrieb der Batterie entsteht, gegenüber den etablierten Fügeverfahren wesentlich optimiert werden. Auf dem Synchrotron  untersuchen wir die Phasenzusammensetzung und überwachen aktuell mit Künstlicher Intelligenz (AI) die Prozessqualität.

Die Verbindung der unterschiedlichen Werkstoff Eigenschaften ermöglicht eine Vielzahl an innovativen Produkten mit maßgeschneiderten Eigenschaften. Obwohl Metalle und Kunststoffe fertigungstechnisch sehr gut beherrscht werden, ist die Verbindung der beiden Materialien nur begrenzt nutzbar, da stoffschlüssige Fügeverfahren fehlen.
Das Ziel verschiedener Forschungsprojekte am LTCC (Laser Technologie Competence Center) der Universität Luxemburg ist die Untersuchung des laserbasierten thermischen Schweißens von hybriden Polymer-Metall Strukturen. Erste Arbeiten bestätigten bereits die Machbarkeit für ausgewählte Materialkombinationen, so dass sich die weitere Forschung auf die umfassende methodische Untersuchung des Prozesses und die wissenschaftliche Erklärung des Fügephänomens konzentriert. Als Energiequellen werden die Laserstrahlquellen des LTCC eingesetzt, die einen Leistungsbereich von 25 W bis 2 kW abdecken.