Auftragschweißen von Goldkontaktpunkten
Fraunhofer IPT
Hochwertige elektrische Schalter stellen den Kontakt durch hauchdünne Schichten aus Edelmetallen wie Gold oder Silber sicher. Bis heute werden diese meist elektrochemisch aufgebracht. Aber das Laserauftragschweißen steht in den Startlöchern.
Damit Schalter eine gute elektrische Leitfähigkeit und hohe Korrosionsbeständigkeit erhalten, werden preiswerte Trägerelemente aus Buntmetall oder Federstahl mit Edelmetall-Applikationen versehen. Eine ausführliche Darstellung hierzu findet sich zum Beispiel im Kapitel „Elektrische Kontakte“ des Handbuchs der Mess- und Automatisierungstechnik im Automobil. Bisher setzt die Fertigung hier auf Galvanik, die jedoch mit sehr hohen Energie- und Anlagenkosten verbunden ist. Zudem lässt sich das elektrochemische Verfahren nicht nahtlos in den schnellen Takt des Stanz-Biege-Prozesses bei der Schalterfertigung einfügen. Umweltbelastende Metall-, Salz- und Säurerückstände der Galvanikbäder liefern weitere Gründe, nach Alternativen Ausschau zu halten.
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Das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie (IPT) hat jetzt gemeinsam mit sechs Partnern im Forschungsprojekt MicroSpotCladding ein Verfahren zum punktweisen Laserauftragschweißen entwickelt, mit dem sich solche Edelmetall-Kontakte herstellen lassen. Die Aachener Forscher stellen das Verfahren in diesen Tagen auf der BlechExpo in Stuttgart vor. Dem Konsortium ist es gelungen, gelungen, das Laserauftragschweißen mit einem Mikrodraht von weniger als 100 µm Durchmesser für individuell geformte Edelmetallbeschichtungen in der Serienfertigung nutzbar zu machen. Der energiereiche Laserstrahl erlaubt es nach IPT-Angaben, den Draht gezielt tröpfchenweise aufzuschmelzen und stoffschlüssig mit dem Bauteil zu verbinden. Indem eine Vielzahl von Schweißpunkten nebeneinandergesetzt wird, entsteht dann eine flächige Beschichtung.
Schnell und flexibel anpassbar
Im Gegensatz zu den verbreiteten galvanischen Beschichtungsprozessen erfordere das neue Verfahren keinerlei zusätzliche Masken oder Werkzeuge, um Flächen abzudecken, die nicht beschichtet werden sollen. Es lasse sich somit schnell und flexibel auch an unterschiedliche Platinenlayouts und Designs anpassen. Das Laserauftragschweißen mit dem Mikrodraht habe zudem den Vorzug, sich auch auf andere Bauteile anwenden zu lassen und bietet insgesamt eine umweltfreundliche, materialeffiziente und letztlich auch kostengünstige Alternative zur Galvanik.