Das Laserauftragschweißen von Gold auf elektrische Kontakte soll im Vergleich zu herkömmlichen elektrochemischen Beschichtungsverfahren den Gold- und Energieverbrauch deutlich reduzieren und giftige Stoffe vermeiden.
Um die Leitfähigkeit und Korrosionsbeständigkeit von elektrischen Kontakten zu verbessern, werden Edelmetalle wie Gold als dünne Schicht auf die Oberfläche aufgetragen.
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Edelmetalle wie Gold verbessern die Leitfähigkeit und Korrosionsbeständigkeit von elektrischen Kontakten. 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 Laserauftragschweißen 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 Projekt "GeCo" wollen das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT aus Aachen gemeinsam mit Projektpartnern 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.
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.
Das Projekt wird gefördert durch die "DBU – Deutsche Bundesstiftung Umwelt".