Schwerpunkt Elektromobilität: Laser und Imaging für die Antriebe der Zukunft
– Weltleitmesse zeigt Photonik für neues Zeitalter der Mobilität
– Laserprozesse und optische Inline-Inspektion sind Schlüsseltechnologien für bezahlbare und verlässliche Elektromobilität
– Rasantes weltweites Wachstum bis 2030
Mit der Elektromobilität und dem Autonomen Fahren treibt die Automobilindustrie gleich zwei globale Zukunftsprojekte voran. Der Umbruch nimmt momentan Fahrt auf: Bereits 2030 soll jedes zweite Neufahrzeug weltweit elektrisch fahren. Lasertechnik und Imaging kommen beim Einstieg in den Massenmarkt eine tragende Rolle zu. Auf der Weltleitmesse LASER World of PHOTONICS in München werden führende Anbieter vom 24. bis 27. Juni 2019 neueste Lösungen für die Mobilität der Zukunft präsentieren.
Die LASER World of PHOTONICS 2019 nimmt zwei globale Megatrends der Automobilindustrie in den Blick. Führende Anbieter von Lasertechnik und Imaging-Systemen werden zeigen, wie ihre Lösungen zur effizienten Großserienfertigung von Elektrofahrzeugen beitragen und welche Schlüsselfunktion smarte Sensoren beim Autonomen Fahren einnehmen.
Allein dadurch, dass China ab 2019 eine Elektrofahrzeugquote von zehn Prozent der Neuzulassungen festlegt, wächst der Weltmarkt sprunghaft auf über drei Millionen Fahrzeuge. Marktbeobachter erwarten, dass 2025 jeder vierte Neuwagen weltweit elektrisch angetrieben wird. Und für 2030 bewegen sich die Prognosen zwischen 50 und 75 Prozent Marktanteil der Elektromobilität. Die Dynamik birgt für etablierte und neue Autobauer enorme fertigungstechnische Herausforderungen. Um sichere, zuverlässige und bezahlbare Elektrofahrzeuge in Großserie zu produzieren, müssen sie eine neue Prozesswelt etablieren.
Laser spielen Schlüsselrolle in der Batteriefertigung
Schon heute übernehmen Laser in Batteriefabriken sämtliche Schweißvorgänge und eine rasch steigende Zahl von Schneid- und Strukturierungsaufgaben. Der Fertigungsaufwand der eingesetzten Hochvoltbatterien ist enorm. Allein auf diese Prozesskette – die als die Keimzelle der Elektromobilität gilt – entfällt ein Drittel der Wertschöpfung von Elektrofahrzeugen. Laser sind hier ebenso unverzichtbar wie lückenlose Inline-Prozessüberwachung. Gleiches gilt für die Großserienfertigung von Elektromotoren, Leistungselektroniken oder Leichtbaudesigns.
Anbieter wie TRUMPF, Coherent|ROFIN, II-VI HIGHYAG, die IPG-Laser GmbH oder die Manz AG stellen die Laserverfahren bereit. Wichtig ist dabei, dass beim Verbinden und Schneiden unterschiedlicher Metalle keinerlei Spritzer entstehen. Denn diese würden im Batteriebetrieb schnell zum Sicherheitsrisiko. Zudem ist im Sinne der Langlebigkeit absolute Präzision gefragt, etwa in Form von gasdichten und wasserdichten Schweißnähten. Die Hersteller setzen vor allem auf Faser- und Scheibenlaser und hochflexible Prozessstrategien mit variabler Intensität und Fokussierung des Laserstrahls.
Optisch überwachte Präzision für mehr Sicherheit und lange Lebensdauer
Imaging-Spezialisten wie KEYENCE, STEMMER oder PCO steuern Lösungen zur Inline-Inspektion bei. Diese sind in der Zellfertigung unverzichtbar. Denn die Lebensdauer und Betriebssicherheit der Zellen sind häufig eine Frage von Nano- und Mikrometern. Sensoren messen die Schichtdicken der Elektroden, wachen über die homogene Verteilung von Aktivmaterialien und kontrollieren sämtliche Walz-, Trocknungs-, Schneid- und Schweißprozesse, damit Produktionsmängel und Sollabweichungen sofort behoben werden können. Bleiben sie unerkannt, droht teurer Ausschuss. Denn über drei Viertel der Kosten einer Lithium-Ionen-Zelle entfallen auf Material und Prozesskosten.
Auch für die millionenfache Fertigung von Elektromotoren, Leistungselektroniken und Leichtbaukomponenten oder 3D-gedruckten Metallen und Kunststoffen bieten Laser- und Imaging-Technologien die nötige Präzision und Flexibilität. Lasergeschweißte Hairpins ersetzen in den Elektromotoren aufwändige Wicklungen. Lasergeschnittene Elektrobleche haben in einer variablen Produktion unterschiedlicher Motorentypen klare Vorteile gegenüber mechanisch bearbeiteten Blechen. Und nicht zuletzt im bionischen Leichtbau mit additiven Verfahren oder mit Faserverbundwerkstoffen kommt Lasern eine Schlüsselrolle zu. Kurz: Die Effizienz, Reichweite und auch die Bezahlbarkeit von Elektrofahrzeugen steht und fällt jeweils mit Lösungen aus der Photonik.
Photonik ist Enabler des automatisierten Fahrens
In einem aktuellen Kompendium erklärt das McKinsey Center for Future Mobility 2018 zum Wendejahr der Automobilindustrie. Diese Branche sei sowohl in der Elektromobilität als auch beim autonomen Fahren von der Planungsphase zur Umsetzung gewechselt – begleitet von massiven Investitionen. Das technologische Rückgrat des automatisierten Fahrens liefert die Photonik. Kamera- und Radarsensoren, sowie immer öfter laserbasierte LiDAR-(Light detection and ranging)-Systeme ersetzen die Sinneswahrnehmung menschlicher Fahrer – und sind dieser gerade nachts und bei schwierigen Witterungsverhältnissen überlegen. Da die optische Sensorik stündlich Datenmengen im Terabyte-Bereich generiert, geht der Trend zu intelligenten Sensorsystemen, die anhand eigenständiger Datenauswertung entscheiden, welche Daten sie an die Bordrechner weiterleiten. Enabler ist auch hier die Photonik: denn die nötige Rechenleistung auf minimalem Raum und die effiziente Datenübertragung wären ohne Lasertechnik und optische Inspektion in der Halbleiterindustrie vollkommen undenkbar.
Messe und Congress präsentierten Zukunftstechnologien der Mobilität
Neben zahlreichen Ausstellern auf der Messe setzen auch der World of Photonics Congress und verschiedene Application Panels Schwerpunkte auf Enabler-Technologien für die Mobilität der Zukunft. Seien es Laserbearbeitung und Additive Manufacturing auf der LiM 2019 – Lasers in Manufacturing, die Inline-Inspektion auf der Imaging and Applied Optics oder optische Messtechnik und digitale optische Technologien auf den Konferenzen Optical Metrology und Digital Optical Technologies. Und auch über die aufstrebende LiDAR-Technologie können sich Besucher im Zuge eines Application Panels informieren. Hier werden Experten von Ausstellern wie Jenoptik in die Technologie einführen und konkrete Anwendungen präsentieren.
Bild & Text: world-of-photonics.com
