Batterie-laserschweissgerät

Das Batterie-Laserschweißgerät verbindet Batteriezellen mit Sammelschienen (Busbars) und lässt sich in Fertigungslinien für hohe Stückzahlen integrieren. Die Beladung erfolgt vollautomatisch oder von Hand. Das Gerät kann für unterschiedliche Batteriemodul- und Batteriepack-Konstruktionen ausgelegt werden.

Die Kombination aus Lasertechnik und Bildverarbeitung ermöglicht einen hohen Durchsatz. Je nach Anwendung kann ein Gerät mehr als 10 Drahtbondmaschinen ersetzen. Eine große Schweißzone, Roboterarme, Bildverarbeitung und eine Schweißnahtüberwachung während des Prozesses unterstützen Sie dabei, Ihre Produktionskapazität zu erhöhen.

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Übersicht Spezifikationen Fernsupport

Hoher Durchsatz beim Laserschweißen

Je nach Anwendung arbeiten Laserax-Geräte bis zu 5 Mal schneller als andere Laserschweißlösungen. Mit vier Robotern beträgt die typische Schweißzeit 100 ms pro Zelle bei zwei Schweißungen an Zellen der Serie 21xxx. Neben der Laserleistung tragen Automatisierung und Bildverarbeitung dazu bei, die verfügbare Zeit möglichst gut zum Schweißen zu nutzen.

Die Roboterarme positionieren die Spannwerkzeuge so, dass der Laser möglichst wenig auf das Spannen warten muss. Das große Bearbeitungsfeld reduziert außerdem die mechanischen Bewegungen des Laserkopfes. Dadurch steht mehr Zeit für den eigentlichen Schweißprozess zur Verfügung.

Viele Zellpositionen gleichzeitig erfassen

Wenn ein Bildverarbeitungssystem die Positionen von nur einer oder wenigen Zellen gleichzeitig erfasst, muss der Laser zwischen den Schweißvorgängen häufiger auf die Messung warten. Das verlängert die Bearbeitungszeit des Geräts.

Unser Bildverarbeitungssystem erfasst dank seines großen Erfassungsbereichs die Positionen vieler Zellen gleichzeitig – beim Zellformat 21700 beispielsweise mehr als 150 Zellen. Die Position jeder einzelnen Zelle wird dabei bestimmt. Anhand dieser Messdaten werden die Spann- und Schweißpositionen korrigiert. So verkürzt sich die Zeit für die Bildverarbeitung, während die erforderliche Positioniergenauigkeit erhalten bleibt.

Schweißnahtüberwachung in Echtzeit

Die Schweißnahtüberwachung kombiniert optische Sensoren mit künstlicher Intelligenz, um Fehler während des Schweißens zu erkennen. Das System analysiert jede Schweißnaht einzeln und bestimmt die Fehlerart. Erkannte Fehlstellen lassen sich anschließend direkt im Gerät nacharbeiten – automatisch oder durch einen manuellen Eingriff, sofern das Fehlerbild eine Nacharbeit zulässt.

Skalierbar und flexibel

Das Gerät lässt sich für unterschiedliche Batteriepack-, Modul- und Zellformate auslegen. Roboterarme drücken die Sammelschiene während des Schweißens an die jeweilige Zelle. Größe und Anzahl der Roboter werden auf Ihre Anwendung abgestimmt.

Ändert sich die Konstruktion Ihrer Sammelschienen, können die Spannpositionen durch eine neue Programmierung der Roboterbahnen angepasst werden. Falls erforderlich, wird auch das Spannwerkzeug geändert. So lässt sich die Anlage auf neue Verbindungsgeometrien einstellen.

Fachwissen zum Batterieschweißen

Unsere Experten für Batterien und Laserschweißen begleiten Ihr Projekt von der Produktentwicklung bis zur Fertigung. Sie stimmen den Schweißprozess auf Ihre Anwendung ab und berücksichtigen dabei die Anforderungen an die Produktkonstruktion. Außerdem unterstützen sie Sie in der Vorproduktion und bei Schweißtests und bauen Batteriemodule, an denen sich Ihr Verfahren erproben lässt.

Schweißdaten für jede Zelle erfassen

Für jede Zelle werden während des Schweißens Prozessdaten aufgezeichnet. Dazu gehören die Temperatur, Angaben zum Spannwerkzeug, der Spanndruck und Signale der Schweißnahtüberwachung (LWM). Die Daten werden im Gerät gespeichert und stehen Ihrem Fertigungsleitsystem (MES) zur Verfügung. So lässt sich nachvollziehen, unter welchen Prozessbedingungen eine Schweißverbindung entstanden ist.

Auf Ihren Fertigungsprozess abgestimmt

Unsere Experten betrachten Ihren gesamten Fertigungsprozess und stimmen die Ausstattung des Geräts darauf ab. Sie begleiten die Integration in Ihre Fertigungslinie und arbeiten darauf hin, dass das Gerät die vereinbarten Leistungsanforderungen erfüllt. So erhalten Sie die Schweißtechnik und die Unterstützung für ihre Einbindung aus einer Hand.

Probeschweißung anfordern

Schicken Sie uns Ihre Batteriepacks, Module oder Zellen. Sie erhalten einen umfassenden Prüfbericht mit Angaben zur Schweißqualität, Schweißgeschwindigkeit und weiteren Ergebnissen der Schweißversuche.

Technische Spezifikationen

Produktdatenblatt herunterladen (Englisch)

Kategorie	Spezifikationen
Laserleistung	2000 W im Single-Mode-Dauerstrichbetrieb (typisch für Sammelschienen unter 2 mm Dicke); verfügbarer Leistungsbereich: 1000 bis 6000 W (Single-Mode, Multi-Mode, Ring-Core)
Lasertyp	Ytterbium-dotierter Glasfaser-Laser
Wellenlänge	1070 nm
Mittlere Betriebsdauer zwischen Ausfällen der Laserquelle (MTBF)	100.000 Stunden
Laserverfahren	Laserschweißen von Sammelschienen (Busbars) an zylindrische und prismatische Zellen
Werkstoffe der Teile	Vernickelter Stahl, Aluminium, Kupfer, nichtrostender Stahl; weitere Metalle je nach Anwendung
Kühlung	Wasserkühlung; Kühlgerät im Lieferumfang enthalten
Positioniergenauigkeit der Schweißnaht zur Zelle (typisch)	±100 μm mit Bildverarbeitung
Spannvorrichtung	Von Laserax entwickeltes, an das Modul angepasstes Spannwerkzeug für Sammelschienen auf SCARA-Robotern; im Lieferumfang enthalten
Gerätesteuerung	Laserax-Steuerung mit Programmieroberfläche für das Schweißgerät am HMI-Bedienfeld
Kommunikation	EtherNet/IP, PROFINET, EtherCAT, OPC UA; weitere Schnittstellen verfügbar
Elektrischer Anschluss	480 V / 60 Hz oder 400 V / 50 Hz
Leistungsaufnahme	27 kW, typisch bei einer Laserleistung von 2000 W
Betriebstemperatur	15 °C bis 35 °C
Luftfeuchtigkeit im Betrieb	< 70 %
Beladung	Manuell; Förderanlage mit Ein- und Ausfahrt; Förderanlage im Durchlaufbetrieb
Bildverarbeitung	Integriertes 3D-Bildverarbeitungssystem für Messungen in X-, Y- und Z-Richtung
Rauchabsaugung	Im Lieferumfang enthalten
Schutzgehäuse	Zertifizierte Laserschutzkabine nach Klasse 1 mit sicherheitsüberwachten Türen

Gerätegrößen im Vergleich

Merkmal	Standard	Groß*	Extragroß*
Gesamter Schweißbereich (X × Y)	1000 × 800 mm	1800 × 800 mm	2400 × 1500 mm
Anzahl der SCARA-Roboter	1 bis 4	2 bis 4	4 bis 8
Geräteabmessungen (B × T × H)	2250 × 2200 × 2600 mm	2850 × 2200 × 2600 mm	4500 × 4000 × 3000 mm**
Typisches Gewicht	4000 kg	5000 kg	7000 kg

^{* Vorläufige Werte. Kundenspezifische Größen sind erhältlich.}
^{** Abmessungen mit Laserschutzkabine der Klasse 1. Auch in offener Ausführung erhältlich.}

Schweißprozess und Ausstattungsoptionen

Kategorie	Spezifikationen
Bearbeitungsfeld der Schweißoptik	400 × 400 mm
Typische Schweißzeit pro Zelle bzw. Pol	4 Roboter: 100 ms pro Zelle (2 Schweißungen, Serie 21xxx); 4 Roboter: 150 ms pro Zelle (2 Schweißungen, Serie 46xx); 4 Roboter: 300 ms pro Pol (prismatische Zellen)
Erfassungsbereich der 3D-Bildverarbeitung	400 × 400 mm
Schweißnahtüberwachung	Überwachung in Echtzeit mit dem LWM-System von Precitec; Bewertung der Schweißnahtqualität und Erkennung der Fehlerart
Spannsystem	SCARA-Roboter mit dynamischem Spannwerkzeug für einzelne Zellen; die Andruckspitze wird an den Zelltyp und die Sammelschiene angepasst
Funktionen des Spannsystems	Automatische Korrektur der Spannposition anhand der Bildverarbeitung; Rückmeldung des Spanndrucks; motorische Winkelverstellung; optionale Schutzgaszufuhr; integrierte Staubabsaugung
Laserleistungsmessgerät	Integriertes Messgerät zur Messung der Laserleistung im Gerät

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Fernsupport und Unterstützung vor Ort

Unsere Ingenieure und Laserexperten unterstützen Sie vor Ort oder per Fernzugriff dabei, Störungsursachen zu finden und die Produktion möglichst schnell wieder aufzunehmen. Die Fernzugriffsfunktionen des Geräts ermöglichen dafür eine sichere Verbindung.

Batterie-Laserschweiß-Workstation

Diese von Hand beladene Workstation ist zur Miete oder zum Kauf erhältlich. Sie eignet sich für kleine Serien und unterstützt Sie bei der Produktentwicklung.

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