Batteriezellen perfekt verschweißt mit 3D-Lasertriangulation von Manz

Unsere Kompetenz in der Messtechnik am Beispiel der Lasertriangulation zur dreidimensionalen Vermessung von Schweißpunkten an Batterien.
Hightech-Maschinenbau für die Wachstumsmärkte der Zukunft: „Electronic Components“, „Electronic Devices“, „Solar“ und „Energy Storage“ – das sind die Geschäftsfelder der Manz AG. Unsere Expertise basiert dabei auf den sieben Kerntechnologien Automation, Rolle-zu-Rolle, Messtechnik, Drucken & Beschichten, Laserprozesstechnik, nasschemische Prozesse und Vakuumbeschichtung. Heute: Unsere Kompetenz in der Messtechnik am Beispiel der Lasertriangulation zur dreidimensionalen Vermessung von Schweißpunkten an Batterien.

Batterien für Elektroautos sind zentnerschwer und bestehen aus vielen Zellen, die über dünne Blechstreifen miteinander zu einem Batteriemodul verschweißt werden, um die gewünschte Verschaltung herzustellen. Das Anschweißen der Blechverbindungen geschieht blitzschnell hochautomatisiert, pro Minute werden hunderte Schweißpunkte gesetzt. Weil die Höhe der Batteriezellen Fertigungstoleranzen unterliegt und der Schweißlaser ein enges Prozessfenster hat, ist es notwendig, den Fokuspunkt des Lasers für jeden Schweißpunkt zu justieren.

Manz hat hierfür eine Laserschweißanlage entwickelt, die mittels 3D-Lasertriangulation Lage und Höhe der Zellen in einem Batteriemodul in allen drei Raumdimensionen exakt bestimmt. Der Sensor wirft feine Linien aus blauem Licht auf die Oberseite der Zellen, wo die Punkte zum Anschweißen der Verbindungsbleche liegen. Eine im Winkel angeordnete Kamera misst das reflektierte Licht. Höhenunterschiede zwischen den Batteriezellen erscheinen im Bild als Stufen in den Linien des reflektierten Lichts. Eine Software von Manz erzeugt aus allen Linien, die beim Überfahren des Batteriepacks aufgezeichnet werden, ein höhencodiertes Bild. Markante Punkte sind darin farbig hervorgehoben. Die Präzision beträgt an allen Punkten weniger als 20 Mikrometer.

Die Kombination aus 3D-Lasertriangulationsmessung und Schweißlaser schafft derzeit mehr als 500 Schweißungen pro Minute. Dieses Tempo lässt sich noch steigern, wenn zwei oder mehr Sensoren parallel arbeiten.

Manz besitzt langjährige Erfahrung mit der 3D-Lasertriangulation. Das Unternehmen hat die Methode bereits früher genutzt, um die Ebenheit von Solarzellen zu bestimmen. Für einen Notebook-Hersteller hat Manz außerdem mehrere Anlagen gebaut, um die Tiefe der Tasche zu bestimmen, in die das Touchpad „nahtlos“ eingesetzt wird.

Quelle: Manz AG