Mit dem massiv steigenden Absatz von Elektroautos wird die skalierbare vollautomatisierte Prüfung der Kontaktierungen der Akkuzellen immer wichtiger. Die Zellen werden üblicherweise per Laser- oder Ultraschallschweißung verbunden. Wenn dabei ein Schweißkontakt nicht richtig hergestellt wird, kann der ganze Akku ausfallen. Doch wie prüft man eine Zahl von mehreren hundert Schweißpunkten zuverlässig und schnell? Die Laser-Thermografie ermöglicht eine solche Prüfung berührungslos, zerstörungsfrei, zuverlässig – und das in unter einer Sekunde.

Die Anwendung:

Viele Batterien im Automotive-Bereich bestehen aus mehreren hundert Rundzellen, bei denen jede Kontaktierung zuverlässig hergestellt sein muss. Die elektrische Prüfung allein ist nicht ausreichend, um die gewünschte Ausfallsicherheit zu garantieren. Die thermografische Prüfung ist in der Lage, den Anbindungs-Querschnitt zu bestimmen. Liegen die Parameter unter der vorgeschriebenen Fläche, bzw. liegt im Extremfall eine komplett fehlende Verbindung zwischen Zelle und Kontaktierung vor (sogenannte „Falsche Freunde“), wird der fehlerhafte Akku aussortiert bzw. nachgearbeitet.

Die Herausforderung:

Die Herausforderungen liegen in der Zugänglichkeit der Fügeverbindung, in der hohen Temperaturleitfähigkeit der Fügepartner sowie in der kurzen zur Verfügung stehenden Taktzeit. In der Regel besteht hier nur ein einseitiger Zugang, so dass man die Kontakte nicht einfach in Transmission prüfen kann. Zudem darf das Trägersystem aus Kunststoff durch die Streustrahlung nicht zu stark erwärmt werden. Auch die Oberflächenverhältnisse sind herausfordernd, es gibt eine Vielzahl unregelmäßiger Reflektionen, vor allem Schweißspritzer können im Prüfprozess stark aufleuchten. Dies erfordert eine hohe Leistung bei der Anregung und eine ausgefeilte Bildverarbeitung, um den Einfluss dieser Effekte zu reduzieren. Und das alles in einer Taktzeit von unter einer halben Sekunde.

Die Lösung: Robotik

Um gleichzeitig schnell und robust prüfen zu können, war es wichtig, den Prüfkopf schnell und sehr reproduzierbar positionieren zu können. Betrachtet wird bei der thermografischen Prüfung nicht die Absolut-Erwärmung, sondern deren zeitliches Verhalten, also wie sich die Wärme im Zeitbereich ausbreitet. Die Prüfung erfordert eine hohe Laser-Intensität und eine sensitive, ausreichend schnelle IR-Kamera. Aufgrund der hohen Flexibilität der Robotik können auch verschiedene Zellen und Schweißkontakt-Geometrien mit einem Prüfkopf abgedeckt werden.

Die Projektierung:

Der Kunde sendet edevis am Anfang der Zusammenarbeit verschiedene „in order“ and „not in order“ Musterteile zu. edevis liefert dem Kunden eine Machbarkeitsstudie mit Dokumentation in Verbindung mit einem entsprechenden Angebot. Die Thermografie-Prüftechnik und die Prüfsoftware stammt dabei von edevis, die Roboterzelle wird mit einem OEM entwickelt. Roboterzellen können für die Prototypen-Entwicklung im Labor, serienbegleitende oder Inline-Prüfungen entwickelt werden.