Das Elektromobilitätsgeschäft bei Trumpf läuft auf Hochtouren – das Unternehmen beliefert mittlerweile alle großen Batteriehersteller mit Lasertechnik

Trumpf bietet industrielle Lasertechnik und weitere Technologien zur Herstellung von Batterien für Elektroautos. (Bild: Trump)

Im Vergleich zu vor drei Jahren haben sich Produktionskapazitäten und Nachfrage mehr als verdreifacht, wie Unternehmen in einer Pressemitteilung erklären. „Allein im ersten Halbjahr 2022 werden wir mehr als 500 Laser an Batteriehersteller liefern. Im vergangenen Geschäftsjahr stammte mehr als jeder zweite Euro, den wir mit der Automobilindustrie erwirtschaften, aus der elektrifizierten Welt. Das entspricht einem dreistelligen Millionenbetrag“, sagt Johannes Bührle, Leiter Automobilindustrie bei Trumpf.

Im Rahmen der Fachmesse Battery Show in Stuttgart präsentiert das Unternehmen Lösungen, mit denen Hersteller entlang der gesamten Prozesskette Batteriekomponenten produzieren können. Dazu zählen Verfahren zum Schneiden, Schweißen und Trocknen von Batteriefolien, zum Verbinden einzelner Batteriezellen zu Batteriemodulen und zum Versiegeln ganzer Batterietröge. „Die Herstellung von Lithium-Ionen-Batterien ist ein sehr komplexer und sensibler Prozess. Die Batterien müssen den hohen Anforderungen der Automobilindustrie genügen – zum Beispiel in Bezug auf Sicherheit und Lebensdauer. Kein anderes Werkzeug als der Laser kann diese Anforderungen an Effizienz und Wirtschaftlichkeit erfüllen“, erklärt Johannes Bührle.

Eine Batterie ist komplex und hat eine mehrstufige Struktur. Es besteht aus drei Hauptkomponenten: Batteriezelle, Batteriemodul und Batteriepack. Die Batteriezellen bestehen aus mehreren hauchdünnen, beschichteten Trägerfolien aus Kupfer (Anode) und Aluminium (Kathode), den sogenannten Elektrodenfolien. Bevor die beschichteten Folien zu einer Zelle verbunden werden, müssen sie trocknen. Herkömmliche Verfahren wie Trockenöfen nehmen in Fabriken viel Platz ein. Trumpf bietet eine spezielle VCSEL-Technologie an, die mit Hilfe von Halbleiterlasern in der Lage ist, große Flächen sehr schnell zu bestrahlen oder zu erwärmen und so zu trocknen – und das mit deutlich weniger Energie als bei herkömmlichen Trockenöfen.

Im nächsten Schritt werden die zwischen sechs und 14 Mikrometer dicken Elektrodenfolien geschnitten. Dafür eignen sich am besten Kurzpulslaser aus der Produktfamilie TruPulse nano. In Kombination mit Scanneroptiken bewegen sich diese Laser schnell über die Folien und bringen diese effizient in die gewünschte Form. Damit aus den beschichteten Kupfer- und Aluminiumfolien Zellen werden, müssen sie kontaktiert werden – zum Beispiel per Laser. Da Kupfer hochreflektierend ist, lässt es sich mit herkömmlichen Industrielasern nur sehr eingeschränkt bearbeiten. Trumpf hat deshalb einen speziellen TruDisk Scheibenlaser mit kürzerer Wellenlänge im sichtbaren grünen Lichtspektrum entwickelt. Das „grüne“ Laserlicht ermöglicht es, Kupferfolien für Batteriezellen effizient und zuverlässig zu verschweißen.

Ein Batteriemodul besteht in der Regel aus vielen Einzelzellen. Diese Zellen werden mit sogenannten Busbars aus Kupfer oder Aluminium miteinander kontaktiert. Materialkombinationen und Blechdicken variieren je nach Zellentyp und Anwendung. Dabei kommen unterschiedlichste Lasertypen in Bezug auf Wellenlänge, Strahlqualität und Leistung zum Einsatz – immer in Verbindung mit Scanneroptiken. Letztere positionieren den Laser automatisch in der richtigen Position und fahren dann entlang der gewünschten Schweißgeometrie.

Im Podcast erklärt Rainer Hundsdörfer, warum die „coolste Druckmaschine“ noch nicht gekauft wurde und wie wichtig Start-ups für sein Unternehmen sind. Hören Sie sich den Podcast hier an.

Der Batteriepack ist das komplette Batteriesystem inklusive Leistungselektronik und Kühlmanagement, das letztendlich in die Elektrofahrzeuge eingebaut wird. Die Verpackung muss absolut dicht sein, es dürfen keine Chemikalien austreten – weder im Normalbetrieb noch im Crashfall.

Um den Sicherheitsanforderungen gerecht zu werden, verschweißen die Hersteller die Wannen aus Stahl- oder Aluminiumblech luftdicht zusammen. Mit Hilfe des Scheibenlasers ist es möglich, diese besonders hohen Anforderungen hochproduktiv zu erfüllen.

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