Für eine Null-Emission der Fortbewegung können neben Elektro-Fahrzeugen auch Wasserstoff-Fahrzeuge, besser bekannt als Brennstoffzellen-Autos, -LKWs und -Busse, eine vielversprechende Alternative darstellen. Hier erzeugt eine Brennstoffzelle samt Wasserstofftank den Strom, der wiederum für den Elektro-Antrieb des Fahrzeuges genutzt wird. Ein entscheidender Faktor für den sicheren Betrieb solcher Fahrzeuge ist die kontinuierliche Kontrolle des Drucks in den Wasserstofftanks. Hier kommen meist sehr kompakte und robuste Dünnfilm-Drucksensoren zum Einsatz, die präzise Messung von Drücken bis zu 1000 bar ermöglichen. Zudem müssen sie in dem anspruchsvollen Milieu des Hochdruckumfeldes mit Wasserstoffumgebung zuverlässig agieren.
Materialwahl für Robustheit sowie Dünnfilmtechnologie für Funktionalität
Der Einsatz unter herausfordernden Umgebungsbedingungen bedingt, dass das Gehäuse der Sensoren als auch die Membran der Messzelle aus einem besonders widerstandfähigen Material bestehen muss. Hier wird in der Regel Edelstahl 1.4435 eingesetzt, denn dieser gewährleistet eine herausragende mechanische Stabilität (Überlastfähigkeit) und Beständigkeit gegenüber extremen Druckbedingungen (Berstdruckverhalten). Des Weiteren ist dieses Material ein austenitischer Stahl, der bei Kontakt mit Wasserstoff nicht versprödet und damit auch eine überdurchschnittlich hohe Korrosions- und Medienbeständigkeit im Umgang mit aggressiven Medien vorweist. Zudem müssen das Edelstahlgehäuse und die Edelstahlmembran direkt verschweißt sein, womit eine Notwendigkeit zusätzlicher Dichtungen entfällt. All diese Aspekte sind besonders wichtig, um eine Langlebigkeit und Zuverlässigkeit der Drucksensoren sicherzustellen.
Für die Funktionalität der Drucksensoren werden Widerstände über Dünnfilmtechnologie auf die Edelstahlmembran aufgebracht. Dies kann u.a. über einen mehrstufigen Schichtprozess mittels Sputtertechnologie mit einer teilweise extrem geringen Schichtdicke von weniger als 1 µm erfolgen, welche dann entweder direkt mittels Laser oder durch ein nass-chemisches Verfahren strukturiert werden.
Präzise Laserbearbeitung für Dünnfilm-Drucksensoren: Expertise der LCP Laser-Cut-Processing GmbH
Die Herstellung von Drucksensoren mit Dünnfilmstrukturen erfordert eine hochpräzise Bearbeitungstechnik, unter anderem auch der Einsatz von Lasertechnologie. Letzteres erfordert eine langjährige und umfassende Expertise in der schonenden Laserbearbeitung komplexer, filigraner und empfindlicher Präzisionsbauteile unter Verwendung verschiedener Laserbearbeitungstechnologien, die bei der Herstellung von Dünnfilm-Drucksensoren entscheiden sind. Und hier kommt die LCP Laser-Cut-Processing GmbH als Experte und langjähriges Laseranwendungszentrum ins Spiel.
Dabei liegt unser Know-how in der Anwendungsvielfalt an Laserverfahren gepaart mit der Beschaffung und Bearbeitung von empfindlichen Sondermaterialien sowie unseren stetigen F&E-Aktivitäten zur Verfahrensentwicklung, innovativer Materialbearbeitung oder neuen Bearbeitungstechnologien. Für die Bearbeitung von Edelstahlmembranen oder auch metallischen Leiterplatten für Drucksensoren kommen folgende Verfahren zum Einsatz:
- Laserfeinschneiden: Mehrere Einzelmembranen oder auch Ronden werden mit dem Laser aus der Metallfolie oder metallische Leiterplatte geschnitten. Der Vorteil: Saubere Schnittkanten dank innovativer Faser- und Scheibenlaser. Minimalste Gradbildung kann durch einfache Nachbearbeitung problemlos entfernt werden.
- Laserstrukturieren: Strukturierung von beschichteten Bauteilen (Entschichten bzw. Schichtabtrag) oder auch die Erstellung definierter und komplexer Oberflächenstrukturen sowie die Erzeugung von Mikrostrukturen. Der Vorteil: Keine bis kaum thermische Schädigung des Materials durch minimierten Wärmeeintrag durch UKP-Lasertechnologie. Keine Gratbildung oder Schmelzanhaftung.
- Lasermarkieren: Durch die Lasermarkierung kann ein Data-Matrix- oder QR-Code auf die jeweilige Komponente aufgebracht werden, was eine lückenlose Rückverfolgbarkeit des Bauteils gewährleistet. Vorteil: Dauerhafte Markierung, die gegen Abrieb und Chemikalien beständig ist. Berührungsloses und somit materialschonendes Verfahren.
- Laserschweißen: Beim Laserstrahlschweißen wird die Edelstahlmembran direkt mit dem Sensorgrundkörper, dem Gehäuse, dauerhaft verbunden. Vorteil: Berührungsloses Verfahren, kein Werkzeugverschleiß, hohe Schweißgeschwindigkeit.
Darüber hinaus bieten wir auch weitere Lasertechnologien für eine Vielzahl von Materialien:
- Laserritzen: Hier erfolgt das Einbringen von Ritzlinien zur mechanischen Trennung von Keramik-Nutzens in die Einzelbauelemente für die Herstellung von Schaltungsträgern dank bewährter CO2-Lasertechnologie.
- Laserbohren: Das Laserbohren, auch Mikrobohren, ist ein berührungsloses und nachbearbeitungsfreies Verfahren zur Einbringung von Präzisionsbohrungen, sogenannter Vias, mittels UKP-Lasertechnologie.
Zusätzlich zur Laserbearbeitung wird unser Leistungsangebot durch mechanische Feinbearbeitungstechnologien wie Wafer Dicing, Fräsen, Drehen, Biegen/Kanten, Bürsten sowie Präzisions-Finishing und Glasperlenstrahlen komplettiert.