Ziel der Entwicklung
Um Gewicht und Materialkosten einzusparen, besteht in der Elektrotechnik/Elektronik das Vorhaben, Kupfer durch Aluminium zu ersetzen. Nachteil von Aluminiumwerkstoffen als elektrische Leiter ist der hohe Übergangswiderstand durch die Aluminiumoxidschicht. Deshalb sollte im Rahmen von Forschungsarbeiten das stoffschlüssige Verbinden von Aluminium und Kupfer untersucht werden. Möglichkeiten hierfür bieten das Ultraschallschweißen und das flussmittelfreie Widerstandslöten nach einer Lotapplikation.
Vorteile und Lösungen
Das Verfahren erfordert keine aufwendige Bauteilvorbereitung und nur einfache Parametereinstellungen an der Schweißmaschine. Weiterhin besitzt es eine gute Reproduzierbarkeit der Ergebnisse und kurze Schweißzeiten (unter einer Sekunde). Das Ultraschall-Rollennahtschweißen wurde als Auftragschweißprozess genutzt, um großflächige Kupfer/Aluminium-Verbindungen herzustellen. Mittels Torsionsschweißen lassen sich kreisförmige Schweißnähte erzeugen, welche sich für Schraubverbindungen eignen. Das Widerstandslöten nach vorangestellter Lotapplikation eröffnet Möglichkeiten zum stoffschlüssigen Verbinden von Blechdicken größer als einen Millimeter, was die sonst übliche Grenze beim Ultraschallschweißen darstellt.
Zielgruppe und Zielmarkt
Mit dem Forschungsprojekt ist es gelungen, Kupfer auf Aluminium örtlich begrenzt zu applizieren. Eine großflächige Beschichtung ist damit unnötig, da der aufgebrachte Werkstoff nur dort zum Einsatz kommt, wo er tatsächlich gebraucht wird. Das trägt zum wirtschaftlichen Einsatz von teuren Werkstoffen wie Kupfer bei. Das Verfahren ist insbesondere für Anwender in der Energieübertragung, Solarindustrie und Automobilindustrie interessant.