Dreidimensionale Vermessung der Schweißpunkte an den Batteriezellen mit 3D-Lasertriangulation. Gut zu erkennen: Der hervorstehende Batteriepol in der Mitte der Zelle. (Bild: Manz)
Batterien für Elektrofahrzeuge werden aus einer Vielzahl von Einzelzellen gebildet, die über dünne Blechstreifen miteinander zu einem Batteriemodul verschweißt werden, um die gewünschte Verschaltung herzustellen. Das Anschweißen der Blechverbindungen geschieht hochautomatisiert - pro Minute werden hunderte Schweißpunkte gesetzt. Weil die Bauhöhe der Batteriezellen Fertigungstoleranzen unterliegt und der Schweißlaser ein enges Prozessfenster hat, ist es notwendig, den Fokuspunkt des Lasers für jeden Schweißpunkt zu justieren.
Die Reutlinger Manz AG hat hierfür eine Laserschweißanlage entwickelt, die mittels 3D-Lasertriangulation Lage und Höhe der Zellen in einem Batteriemodul in allen drei Raumdimensionen exakt bestimmt. Der Sensor wirft feine Linien aus blauem Licht auf die Oberseite der Zellen, wo die Punkte zum Anschweißen der Verbindungsbleche liegen. Eine im Winkel angeordnete Kamera misst das reflektierte Licht. Höhenunterschiede zwischen den Batteriezellen erscheinen im Bild als Stufen in den Linien des reflektierten Lichts.
Eine eigens entwickelte Software erzeugt aus allen Linien, die beim Überstreichen des Batteriepacks aufgezeichnet werden, ein höhencodiertes Bild. Markante Punkte sind darin farbig hervorgehoben. Nach Angaben des Unternehmens beträgt die maximale Lageabweichung an allen Punkten weniger als 20 Mikrometer.
Die Kombination aus 3D-Lasertriangulationsmessung und Schweißlaser schafft derzeit mehr als 500 Schweißungen pro Minute . Dieses Tempo lässt sich noch steigern, wenn zwei oder mehr Sensoren parallel arbeiten.
Manz verweist auf langjährige Erfahrung mit der 3D-Lasertriangulation. Das Unternehmen hat die Methode bereits früher genutzt, um die Ebenheit von Solarzellen zu bestimmen. Für einen Notebook-Hersteller hat Manz außerdem mehrere Anlagen gebaut, um die Tiefe der Tasche zu bestimmen, in die das Touchpad „nahtlos“ eingesetzt wird.
