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Monday, September 11, 2023, Brüssel 9:00 AM Schweißtechnik für die Elektromobilität |
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Charakterisieren magnetimpulsgeschweißter Litzenkabel-Ableiter-Verbindungen für elektrische Anwendungen |
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Markus Graß* / Universität Kassel Fachgebiet Trennende und Fügende Fertigungsverfahren, Hessen Stefan Böhm / Universität Kassel, Fachgebiet für Trennende und Fügende Fertigungsverfahren, Deutschland |
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Das Erreichen globaler Klimaziele, unter Berücksichtigung einer ressourcenschonenden und wirtschaftlichen Produktion, erfordert neue Lösungen im Industriezweig der elektrischen Verbindungstechnik. Gewicht und Kosten dieser Verbindungen müssen reduziert und die Verbindungsqualität gesteigert werden. Auf Werkstoffebene bietet sich dafür die Verwendung von Aluminium als Leiterwerkstoff an, da es im Vergleich zu Kupfer, dem klassischen Werkstoff für elektrische Leiter, bezogen auf das Gewicht leitfähiger ist. Häufig werden Leiter in Form von flexiblen Kabeln ausgeführt. Diese Form der Leiter und die Tatsache, dass eine 100 %-Nutzung von Aluminium in elektrischen Systemen nicht immer umsetzbar ist, da z. B. vorgebebene Anschlussstellen von Leistungselektronikbauteilen aus Kupfer sind, bedingt die Notwendigkeit von artfremden Aluminium-Kupfer-Kabel-Ableiterverbindungen. Dies geht jedoch mit der Problematik des Fügens artfremder metallischer Verbindungen einher, da aus schweißtechnischer Sicht schmelzmetallurgische Probleme aufgrund chemischer und thermophysikalischer Unterschiede der Werkstoffe auftreten. Industriell etablierte (Schmelz-) schweißverfahren sind somit nicht in der Lage reproduzierbar belastbare Kontakte zu erzeugen. Bei Aluminium/Kupfer beeinflussen insbesondere intermetallische Phasen die Verbindungsqualität sowohl hinsichtlich der mechanischen als auch der elektrischen Leistungsfähigkeit negativ. Das Magnetimpulsschweißen (MPS) bietet sich als Vertreter der Pressschweißverfahren für die Herstellung artfremder Kontakte an, da während des Schweißens nur sehr wenig Energie in die Fügezone eingebracht wird. Die Bildung intermetallischer Phasen wird somit limitiert. Jedoch ist das MPS bisher nicht für das Schweißen von Kabeln mit Ableitern erforscht, was einer großflächigen Nutzung des MPS im Wege steht. Im hier vorliegenden Beitrag, welcher im Rahmen des IGF-Projekts 20.813 N „Dauerfeste Litze-Ableiter-Verbindungen mit verbesserten elektrischen Eigenschaften mittels Magnetimpulsschweißen |