voestalpine: Mit Laser geschweisste Metallbänder Mehrlagen-Metalle für Elektronik und Automotive

Redakteur: Konrad Mücke

Mit Laser längs geschweisste Bimetallbänder gibt es seit über 35 Jahren von der voestalpine Precision Strip GmbH. Inzwischen kann das Unternehmen auch Kupfer mit Stahl und Kupfer mit Aluminium sicher verbinden. Die Bänder vereinen damit sogar gegensätzliche Metalleigenschaften.

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Mit dem Laser schweissen die Spezialisten der voestalpine Precision Strip GmbH in Böhlerwerk eine Vielzahl an Metallbändern.
Mit dem Laser schweissen die Spezialisten der voestalpine Precision Strip GmbH in Böhlerwerk eine Vielzahl an Metallbändern.
(Bild: VoestAlpine)

Bisher war es nicht möglich, Stähle und Kupfer bei hoher Qualität zu einem «endlosen» Band zu verschweissen. Somit konnten Bauteile aus unterschiedlichen Werkstoffen lediglich mit finanziell aufwendigen Werkzeugen durch Punktschweissen, Verklinken oder Vernieten verbunden werden. Das ändert sich nun mit Multimaterialbändern von der voestalpine Precision Strip GmbH. Kupfer und die unterschiedlichsten Kupfer- und Widerstandslegierungen können mit einer Vielzahl an unterschiedlichen Kohlenstoff- und Federstählen, korrosionsbeständigen Stählen sowie Aluminium verschweisst werden. Somit erschliessen diese Multimetallbänder ein deutlich erweitertes Anwendungsspektrum.

NE-Metalle und Stähle

Kombinationen von Kupfermetallen mit korrosions- und säurebeständigen Stählen in einem verschweissten Band ermöglichen den Einsatz in Umgebungen mit erhöhten Forderungen an die Beständigkeit, zum Beispiel gegen Kraftstoffe im Automobil. Durch die hohe Leitfähigkeit von Kupfer eignen sich solche Bänder auch für unterschiedliche Anwendungen in der Leistungselektronik. Zudem können sie in der Antriebstechnik, in der Stromversorgung, in der Luftfahrt und in der Schweisstechnik dazu beitragen, wirtschaftliche und sachgerechte Konstruktionen zu verwirklichen. Die Bimetalle vereinen die gute Leitfähigkeit von Kupfer mit beispielsweise federnden Eigenschaften von Stahl. Somit lassen sich unter anderem federnde Kontakte und Schleifer kompakter und einfacher als bisher verwirklichen.

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Unterschiedlich harte und feste Kupferlegierungen

Bänder aus zwei unterschiedlich harten Kupferlegierungen vereinen zwei gegensätzliche Eigenschaften in einem einzigen Bauteil. So kann zum Beispiel die Kupferlegierung mit hoher Festigkeit die Forderungen an die Eigenschaften einer Einpresszone erfüllen. Sie wird mit einem weichen Reinkupfer kombiniert. Das Reinkupfer ermöglicht ein optimiertes Ultraschallschweissen bei niedriger Belastung für das Substrat (DCB) und dabei höherer Prozesssicherheit. Diesen Forderungen müssen Werkstoffe und Prozesse unter anderem in der Leistungselektronik und in der Halbleiterindustrie, beispielsweise bei Transistoren, genügen.

Kupfer und Aluminium

Bimetallbänder aus zwei Nichteisenmetallen, die mit herkömmlichen Verbindungstechnologien nicht ohne Weiteres zusammengefügt werden könnten, bringen entscheidende Vorteile. Der innovative, von der voestalpine Precision Strip verwirklichte Bandaufbau gewährleistet, dass die beiden Metalle ohne kritische intermetallische Phasen verbunden werden. Zudem können auch härtere Kupferlegierungen kombiniert werden. Das war beim herkömmlichen Plattieren unterschiedlicher Werkstoffe nicht möglich. Dabei waren weiche Legierungen erforderlich. Mit dem aktuellen, zukunftsweisenden Laserschweissen lassen sich nunmehr wirtschaftlich und zuverlässig Bauteile wie Batterieverbinder, Batterie-Messabgriffe und Kabelschuhe für Aluminiumkabel für die Elektromobilität herstellen. Für elektronische Bauteile können Verbindungen zwischen Dickdraht und Bond-Oberfläche ohne AlSi-Beschichtung verwirklicht werden.

Trimetallbänder aus Kupferlegierungen

Sogar Trimetallbänder lassen sich mit dem Laser eben oder stufig verschweissen. Dies gelingt unabhängig davon, an welchen Positionen – am Rand oder in der Mitte des Bands – die dünnere Komponente anzubringen ist. Solche Trimetallbänder eignen sich beispielsweise zum Herstellen von Shunts zur Strommessung. Anwendungen finden sich in der Automotive-Industrie, in der Leistungselektronik, der Antriebstechnik, der elektrischen Energieversorgung, der Luftfahrt und der Schweisstechnik.

Eben oder mehrstufig

Alle Spezialbänder von voestalpine Precision Strip können in gleicher Dicke, aber auch stufig verschweisst werden. Bei ebenem Verschweissen sind zwischen 0,4 und 2,0 mm dicke Komponenten möglich. Beim stufigen Verschweissen kann eine der beiden Komponenten bis 3,0 mm dick sein. Bei beiden Varianten sind derzeit bis 120,00 mm breite Bänder herstellbar. Die Schweissnaht wird nach dem Schweissen überwalzt und ist somit praktisch unsichtbar. Oft ist sie lediglich noch durch den Farb­verlauf erkennbar.

Entwicklungspartner mit wertvollem Know-how

Die voestalpine Precision Strip GmbH zählt zu den Pionieren in der Schweisstechnologie und arbeitet als Entwicklungspartner unterschiedlicher europäischer Laserhersteller. Das Unternehmen verfügt über viele Jahre Erfahrung beim Laserschweissen. Als Weltmarktführer für lasergeschweisste Bänder für Metallsägen verfügt das Unternehmen zudem über hochspezialisierte Anlagen, die allesamt unternehmensintern konzipiert, montiert und laufend weiter optimiert werden. Damit sind diese immer den aktuellen Forderungen angepasst und bieten eine optimale Grundlage, um weitere Innovationen auf den Weg zu bringen. Dazu gehören auch die längs geschweissten Bänder aus NE-Metallen und Stahl. - kmu - SMM

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