Lokale Erwärmung mit Laserstrahlung
Um den Energieverbrauch der Erwärmungsprozesse zu reduzieren oder temperaturempfindliche Bereiche des Werkstücks zu schützen, ist es erforderlich, die Erwärmung auf einen begrenzten Bauteilbereich zu beschränken. Je nach Anwendungsfall analysieren wir die Prozessanforderungen und entwickeln individuelle Lösungen, häufig bestehend aus einer Kombination verschiedener Wärmequellen, die uns zur Verfügung stehen. Zum Einsatz kommen dabei Widerstandsheizungen (Leitungswärme), Induktion oder lokale Laserstrahlung. Am Schluss unserer Entwicklungen steht eine Sondermaschine oder ein kundenspezifisches Integrationsmodul.
Hybrider Erwärmungsprozess mit zonenbasierter Temperaturregelung
Bei Werkstücken mit variabler Geometrie oder anisotropen Materialeigenschaften, wie sie zum Beispiel bei Faserverbund-Organo-Blechen mit unterschiedlichen Dicken vorkommen, muss die Laserleistung präzise dosiert werden. Diese zeitlich begrenzte, lokale Erwärmung des Bauteils lässt sich mit dem Laser deutlich besser als mit anderen Erwärmungsverfahren umsetzen. Mit hybriden Lösungen aus großflächigen und lokal variierenden Flächenheizern kann ein positionsabhängiger Energieeintrag auf der Werkstückoberfläche erzeugt werden. Dadurch lässt sich das angestrebte Temperaturprofil in Echtzeit anpassen. Nach Bedarf setzen wir hierzu Laserquellen mit unterschiedlicher Strahlführung und -formung, wie zum Beispiel Festoptiken, Galvanometerscannern oder Freiformoptiken ein, um kundenindividuelle Lösung zu realisieren. Eine zonenbasierte Temperaturregelung mit Temperaturgenauigkeiten von wenigen Grad Celsius können wir durch die Integration eines Thermografie-Moduls in Verbindung mit unserer Prozesssteuerung realisieren.
Beschichtungen von Batterieelektroden trocknen
Die Trocknung beschichteter Batterielektroden ist der energieintensivste Prozessschritt in der Herstellungskette von Lithium-Ionen-Batterien. Konventionelle Trocknungslösungen, die auf Heißgas- oder Infrarotstrahlung setzen, sind energetisch sehr ineffizient und zeitlich und räumlich kaum regelbar. Der Grund dafür liegt in Prozessschwankungen während des kontinuierlichen Beschichtungsprozesses, aus der variierenden Beschichtungsdicken und somit heterogene Trocknungsrandbedingungen resultieren. Abhilfe schaffen kann eine lokale Beschichtungsdickenmessung sowie eine Regelung des Energieeintrags. Wir haben einen Algorithmus entwickelt, mit dem sich die Beschichtungsdicke im Prozess ermitteln lässt. Diesen haben wir, gemeinsam mit einem VCSEL-Lasermodul (Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser), in eine Rolle-zu-Rolle(R2R)-Anlage integriert. Auch weitere Trocknungsanwendungen aus dem Bereich der Dünnfolienbeschichtung oder Drucktechnik sind adaptierbar.
Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT