Laser welding with blue and blue/NIR hybrid wavelength solutions for e-mobility applications

In the electric mobility sector, there is a growing demand for innovative technologies to optimize welding processes, especially in the production of batteries and motor stators. This research explores the use of a diode laser source operating at a blue wavelength, which offers better absorbability for materials like copper, stainless steel, and aluminium compared to near-infrared wavelengths. The goal is to assess if there is an improvement in terms of process efficiency, potentially reducing defects such as pores. This study employed two blue laser systems (low-power and high-power), a hybrid system combining blue and near-infrared lasers, and a reference fiber source to compare their process efficiency. The developed model relates welding speed to power and penetration depth, revealing that, under the same parameters, blue lasers enhance process efficiency in most cases. This improvement holds the potential to reduce production costs by minimizing rejects in industrial applications. The hybrid laser system also demonstrated enhancements, emphasizing the positive impact of blue lasers on welding technology. Additionally, hairpin weld tests conducted with the high-power blue laser yielded favourable results in terms of electrical and mechanical resistance. Correlations were observed between these data and the size of the welds created. Furthermore, a parallel experimental campaign with a hybrid laser showcased the potential of blue laser technology to accelerate the melting process and achieve efficient welds in less time.

Nel settore della mobilità elettrica, c’è una crescente richiesta di tecnologie innovative per ottimizzare i processi di saldatura, soprattutto nella produzione di batterie e statori di motori. Questa ricerca esplora l’uso di una sorgente laser a diodi operante a una lunghezza d’onda blu, che offre una migliore assorbibilità per materiali come il rame, l’acciaio inossidabile e l’alluminio rispetto alle lunghezze d’onda del vicino infrarosso. L’obiettivo è valutare se vi sia un miglioramento in termini di efficienza del processo, riducendo potenzialmente difetti come i pori. Questo studio ha utilizzato due sistemi laser blu (a bassa e ad alta potenza), un sistema ibrido che combina laser blu e vicino all’infrarosso e una sorgente in fibra i riferimento per confrontare l’efficienza del processo. Per paragonare questi sistemi, è stato sviluppato un modello che mette in relazione la velocità di saldatura con la potenza e la profondità di penetrazione. I risultati rivelano che, a parità di parametri, i laser blu migliorano l’efficienza del processo nella maggior parte dei casi. Questo miglioramento ha il potenziale di ridurre i costi di produzione minimizzando gli scarti nelle applicazioni industriali. Anche il laser ibrido ha mostrato dei miglioramenti evidenziando ancora una volta l’impatto che il laser blu potrebbe avere su tale tecnologia. Inoltre, i test di saldatura di hairpin condotti con il laser blu ad alta potenza hanno dato risultati favorevoli in termini di resistenza elettrica e meccanica. Sono state anche osservate buone correlazioni tra questi dati e le dimensioni delle saldature create. Inoltre, una campagna sperimentale parallela con un laser ibrido ha mostrato ancora una volta il potenziale del laser blu che accellera il processo di fusione e permette di ottenere saldature adeguate in tempi minori.