Projektidee & Herausforderung
Das Fraunhofer IKTS hat gemeinsam mit der LCP Laser-Cut-Processing GmbH im Rahmen des ZIM Projektes "PeLaKer" die Prozessentwicklung verschiedener Lasertechnologien zur Bearbeitung, Funktionalisierung und Konfektionierung von technischen Keramiken vorangetrieben.
In diesem Projekt geht es um laserbasierte Bearbeitungsverfahren von keramischen Bauteilen aus dem innovativen Werkstoff NA-ß-Aluminat. Diese sollen als Herzstück in den Energiespeichern der Zukunft Anwendung finden.
Entwicklungsziele des Projektes:
- Trennaufgaben
- Funktionalisierung der Oberfläche
- Freiformbearbeitung / Konfektionierung von Na-ß-Aluminat-Keramiken
Die besondere Herausforderung des Projektes besteht in der extremen Feuchteempfindlichkeit des Materials. Schon eine längere Lagerung an normaler Luftfeuchte macht es für den finalen Einsatz in der Batterie unbrauchbar. MIt dem Laser soll ein Werkzeug zur Verfügung gestellt werden, womit eine trockene, berührungslose und felxible Bearbeitung ermöglicht wird und aufwendige nachträgliche Trocknungsprozesse entfallen.
Ergebnisse
Hauptanwendung
Das Werkzeug Laser wird zum Abtrennen der Endstücke an den extrudierten Keramikrohren angewendet. Diese sind verschlossen und besitzen eine Verformung am Standfuß. Das Fußstück und die Verformung werden mittels Laser abgetrennt.
Technologieeinsatz und Optimierung
Im Projektablauf kamen neben unterschiedlichen Wellenlängen und Leistungsklassen auch Laseranlagen mit gasunterstützer Festoptik sowie Kipp-Spiegel-Systemen zum Einsatz. Insbesondere für die Funktionalisierung der Oberflächen
und das Mikrostrukturieren konnten die technologischen Vorteile der Ultra-Kurz-Puls-Lasertechnik umfassend genutzt werden. Hier stand jederzeit das Ziel einer optimalen Bearbeitungsqualität, ohne Risse, Grat- oder Schmelzaufwurf im Vordergrund.
Neben dem erfolgreichen Nachweis der Machbarkeit der geforderten Projektaufgaben konnten im Projekt auch durch Optimerungen von Prozessschritten und die Evaluierung von Automatisierungskonzepten die Weichen
für einen industriellen Einsatz in einer kostengünstigen Serienfertigung gestellt werden.
