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Forschungsziel / Vorgehensweise

Das dreijährige Teilvorhaben „Lasermaterialbearbeitung in der industriellen Serienproduktion von Elektrofahrzeug-Batteriekomponenten“ ist ein Projekt innerhalb „eProduction“ und wird an der Rheinischen Fachhochschule Köln im Fachbereich Lasertechnik in Kooperation mit elf Projektpartnern durchgeführt.

Im Rahmen des Teilvorhabens sollen an der Rheinischen Fachhochschule Köln lasergestützte Verbindungen von Batteriekomponenten zwischen Kunststoffen, Kunststoffen und Metallen sowie Lasermarkierverfahren sämtlicher Batteriekomponenten und somit verschiedener Materialien erarbeitet werden.

Durch den Einsatz von Kunststoffen können Leichtbauverbindungen erzeugt werden, wodurch die Energieeffizienz von Elektrofahrzeugen gesteigert und dadurch die Nachhaltigkeit und Ressourcenschonung verbessert wird. Neben der geringen Dichte weisen Kunststoffe weitere Vorteile auf, wie z. B. die kostengünstige Herstellung, die gute Korrosionsbeständigkeit und die sehr guten elektrischen Isolationseigenschaften. Ein weiterer Vorteil liegt in der Designfreiheit von Kunststoffen.

Lasergestützte Markierungen gewährleisten die Nachvollziehbarkeit und Wiedererkennbarkeit aller Batteriekomponenten über den gesamten Herstellungsprozess, die Wartung und Reparatur sowie bei der Separation der Bauteile für das Recycling.

Die zu erarbeitenden Verfahren sind hinsichtlich der Großserientauglichkeit (Automatisierung) und unter Berücksichtigung eines ressourcenschonenden und nachhaltigen Prozessablaufs zu entwickeln. Für die Verfahren werden bestehende Lösungen adaptiert, neue erarbeitet und beide integriert.

Darüber hinaus werden die Forschungsergebnisse und das gewonnene Knowhow in die ingenieurtechnische Ausbildung an der Rheinischen Fachhochschule Köln einfließen und diese positiv befruchten. Auf diese Weise werden Studenten für berufliche Anforderungen hervorragend qualifiziert und gezielt vorbereitet.

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Laserschweißen und Lasermarkieren von thermoplastischen Kunststoffkomponenten eines elektronischen Kfz-Schlüssels [1]

 

Die RFH erforscht folgende Kernthemen:

Zunächst werden zu allen drei Punkten jeweils durch eine Analyse der Wertschöpfungstiefe die Wertschöpfungsnetzwerke analysiert und bewertet. Auf dieser Basis werden die innovativen lasergestützten Prozesse und Verfahren anschließend mit der Zielrichtung erforscht, sie in Serienprozessen für die Produktion zukünftiger Batterien für Elektrofahrzeuge einzusetzen.


[1] U. A. Russek, Prozessparametereinflüsse beim Laserdurchstrahlschweißen von Thermoplasten, Seminarveranstaltung “Laserstrahlschweißen von Kunststoffen”, Süddeutsches Kunststoffzentrum SKZ, Würzburg, 25. – 26.10.2011