Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Neues, umweltschonendes Laserbeschichtungsverfahren senkt Herstellungskosten elektrischer Kontakte

21.09.2018

Edelmetalle wie Gold verbessern die Leitfähigkeit und Korrosionsbeständigkeit von elektrischen Kontakten. Die Metalle werden als dünne Schicht auf der Oberfläche von Steckern oder Schaltern aufgetragen. Herkömmliche elektrochemische Beschichtungsverfahren erfordern einen hohen Material- und Energieeinsatz und verursachen umweltschädliche Belastungen. Im Forschungsprojekt »GeCo« entwickelt und testet das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT gemeinsam mit Projektpartnern eine neue Anlage für das Laserauftragschweißen von Gold auf elektrische Kontakte. Die Beschichtung mit dem Laser soll den Gold- und Energieverbrauch deutlich reduzieren und giftige Stoffe vermeiden.

Bei der konventionellen Galvanik werden die Kontaktbauteile in einem elektrolytischen Prozess beschichtet, der umweltbelastende Stoffe freisetzt. Dieses aufwendige Verfahren lässt keine direkte Integration in die umfangreiche Stanz-Biege-Prozesskette zur Herstellung elektrischer Kontakte zu. Für den Transportweg zu den galvanischen Anlagen, für Energie- und Rohstoffverbrauch sowie für die Abwasserreinigung entstehen daher hohe Kosten in der Fertigung.


Gold- und Energiebedarf sinken erheblich

Beim Auftragschweißen hingegen schmilzt der Laser Goldtropfen effizient von mehreren Mikrodrähten ab und benötigt dazu kein Elektrolyt mit giftigen Stoffverbindungen. Punkt für Punkt wird der relevante Kontaktbereich mit der nötigen Menge an Edelmetall beschichtet. Durch den punktgenauen Auftrag kann das erforderliche Goldvolumen insgesamt erheblich reduziert werden.

Die Machbarkeit des Laserprozesses für die Beschichtung elektrischer Kontakte wurde in dem abgeschlossenen Projekt »MicroSpotCladding« des Fraunhofer IPT bereits nachgewiesen. Das Projekt hat gezeigt, dass mit dem neuen Verfahren nicht nur der Goldeinsatz um 84 Prozent, sondern gleichzeitig auch der Energiebedarf deutlich gesenkt werden kann.

Im GeCo-Projekt wollen die Aachener Ingenieure nun gemeinsam mit den Partnerunternehmen einen stabilen Beschichtungsprozess als Alternativtechnologie zur Galvanik realisieren. Hersteller von Stanzbauteilen, von elektrischen Kontakten sowie Beschichtungsunternehmen profitieren durch das Laserauftragschweißen, indem sie kostengünstiger und umweltfreundlicher produzieren.

Qualitätssicherung als wichtige Prozessvoraussetzung

Während des Projekts wird die mechanische Leistungsfähigkeit der Beschichtung durch Langzeittests sichergestellt. Die Goldpunkte müssen zuverlässig und stoffschlüssig mit der Kontaktstelle verschweißt werden, damit ihre elektrische Leitfähigkeit sowie der hohe Verschleißwiderstand beispielsweise nach einer bestimmten Anzahl von Lastzyklen bestehen bleiben. Zur Qualitätssicherung des Beschichtungsverfahrens wird daher eine Inline-Qualitätskontrolle entwickelt. Die Goldpunkte sollen auf ihre korrekte Anzahl und Positionsintervalle durch den Einsatz von Kameratechnik überwacht werden.

Keine Kosten für den Zwischentransport

Bisher fügt sich das galvanische Verfahren nicht nahtlos in die schnell getaktete Stanz-Biege-Prozesskette ein. Die Hersteller leitfähiger Kontakte müssen nach dem Stanzen das Blechband mit den Kontaktbauteilen aufrollen und zur Galvanik transportieren. Dagegen lässt sich das umweltschonende Laserauftragschweißen leichter in die Stanz-Biege-Prozesskette integrieren, wodurch die Kosten für den Zwischentransport entfallen.

Im gemeinsamen Forschungsprojekt entwickeln die Projektpartner zunächst die einzelnen Komponenten der Laserbeschichtungsanlage. Diese Teilsysteme werden anschließend zu einem Gesamtsystem zusammengefügt und das Verfahren automatisiert. In einem Eco-Audit zu Projektende sollen die in dem neuen Verfahren beschichteten Bauteile nach Kriterien der Umweltverträglichkeit geprüft und das System hinsichtlich seiner Ressourceneffizienz und Wirtschaftlichkeit bewertet werden.

Das Projekt wird gefördert durch die »DBU – Deutsche Bundesstiftung Umwelt« (Förderkennzeichen: 34249/01).

Partner im Projekt »GeCo«

- Carl Dillenius Metallwaren GmbH & Co. KG, Pforzheim
- F&K Delvotec Bondtechnik GmbH, Ottobrunn
- Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT, Aachen
- Harms & Wende Qualitätssicherungstechnologie GmbH, Chemnitz
- Inovan GmbH & Co. KG, Birkenfeld

Diese Pressemitteilung finden Sie auch unter: www.ipt.fraunhofer.de/de/presse/Pressemitteilungen/20180920_umweltschonendes-laserbeschichtungsverfahren-senkt-herstellungskosten-elektrischer-kontakte.html

Wissenschaftliche Ansprechpartner:

Tobias Schmid M.Sc.

Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT
Steinbachstraße 17
52074 Aachen
www.ipt.fraunhofer.de
tobias.schmid@ipt.fraunhofer.de

Weitere Informationen:

https://www.ipt.fraunhofer.de/de/presse/Pressemitteilungen/20180920_umweltschone...

Susanne Krause | Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT
Weitere Informationen:
http://www.ipt.fraunhofer.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Verfahrenstechnologie:

nachricht Wie bioökonomisch optimierte Ressourcen- und Energiekreisläufe bei der Produktion nachhaltiger Lebensmittel helfen
14.02.2020 | Technische Universität Chemnitz

nachricht Von der Natur für die Creme-Dose: neues Verfahren aus dem LIKAT auf der Basis von Zuckerrohr
31.01.2020 | Leibniz-Institut für Katalyse e. V. an der Universität Rostock

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Verfahrenstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Nachwuchswissenschaftler der Universität Rostock erfinden einen Trichter für Lichtteilchen

Physiker der Arbeitsgruppe von Professor Alexander Szameit an der Universität Rostock ist es in Zusammenarbeit mit Kollegen von der Universität Würzburg gelungen, einen „Trichter für Licht“ zu entwickeln, der bisher nicht geahnte Möglichkeiten zur Entwicklung von hypersensiblen Sensoren und neuen Technologien in der Informations- und Kommunikationstechnologie eröffnet. Die Forschungsergebnisse wurden jüngst im renommierten Fachblatt Science veröffentlicht.

Der Rostocker Physikprofessor Alexander Szameit befasst sich seit seinem Studium mit den quantenoptischen Eigenschaften von Licht und seiner Wechselwirkung mit...

Im Focus: Junior scientists at the University of Rostock invent a funnel for light

Together with their colleagues from the University of Würzburg, physicists from the group of Professor Alexander Szameit at the University of Rostock have devised a “funnel” for photons. Their discovery was recently published in the renowned journal Science and holds great promise for novel ultra-sensitive detectors as well as innovative applications in telecommunications and information processing.

The quantum-optical properties of light and its interaction with matter has fascinated the Rostock professor Alexander Szameit since College.

Im Focus: Künstliche Intelligenz findet das optimale Werkstoffrezept

Die möglichen Eigenschaften nanostrukturierter Schichten sind zahllos – wie aber ohne langes Experimentieren die optimale finden? Ein Team der Materialforschung der Ruhr-Universität Bochum (RUB) hat eine Abkürzung ausprobiert: Mit einem Machine-Learning-Algorithmus konnten die Forscher die strukturellen Eigenschaften einer solchen Schicht zuverlässig vorhersagen. Sie berichten in der neuen Fachzeitschrift „Communications Materials“ vom 26. März 2020.

Porös oder dicht, Säulen oder Fasern

Im Focus: Erdbeben auf Island über Telefonglasfaserkabel registriert

Am 12. März 2020, 10.26 Uhr, ereignete sich in Südwestisland, ca. 5 km nordöstlich von Grindavík, ein Erdbeben mit einer Magnitude von 4.7, während eines längeren Erdbebenschwarms. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Deutschen GeoForschungsZentrums GFZ haben jetzt dort ein neues Verfahren zur Überwachung des Untergrunds mithilfe von Telefonglasfaserkabeln getestet.

Ein von GFZ-Forschenden aus den Sektionen „Oberflächennahe Geophysik“ und „Geoenergie“ durchgeführtes Online-Monitoring, das Glasfaserkabel des isländischen...

Im Focus: Quantenoptiker zwingen Lichtteilchen, sich wie Elektronen zu verhalten

Auf der Basis theoretischer Überlegungen von Physikern der Universität Greifswald ist es Mitarbeitern der AG Festkörperoptik um Professor Alexander Szameit an der Universität Rostock gelungen, photonische topologische Isolatoren als Lichtwellenleiter zu realisieren, in denen sich Photonen wie Elektronen verhalten, und somit fermionische Eigenschaften zeigen. Ihre Entdeckung wurde jüngst im renommierten Fachblatt „Nature Materials“ veröffentlicht.

Dass es elektronische topologische Isolatoren gibt – Festkörper die im Innern den elektrischen Strom nicht leiten, dafür aber umso besser über die Oberfläche –...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

“4th Hybrid Materials and Structures 2020” findet web-basiert statt

26.03.2020 | Veranstaltungen

Wichtigste internationale Konferenz zu Learning Analytics findet statt – komplett online

23.03.2020 | Veranstaltungen

UN World Water Day 22 March: Water and climate change - How cities and their inhabitants can counter the consequences

17.03.2020 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Weltweit einzigartig: Neue Anlage zur Untersuchung von biogener Schwefelsäurekorrosion in Betrieb

27.03.2020 | Architektur Bauwesen

Schutzmasken aus dem 3D-Drucker

27.03.2020 | Materialwissenschaften

Nachwuchswissenschaftler der Universität Rostock erfinden einen Trichter für Lichtteilchen

27.03.2020 | Physik Astronomie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics