Hochwertige elektrische Schalter, beispielsweise im Automobil, in Schaltschränken oder in der Gebäudetechnik, stellen den Kontakt durch hauchdünne Schichten aus Edelmetallen wie Gold oder Silber sicher. Bis heute werden diese meist durch kostspielige und umweltbelastende galvanische, also elektrochemische Herstellungsprozesse aufgebracht.
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 kostengünstiger und umweltfreundlicher herstellen lassen.
Leitfähig und korrosionsbeständig
Damit Schalter eine gute elektrische Leitfähigkeit und hohe Korrosionsbeständigkeit erhalten, werden günstige Trägerelemente aus Buntmetall oder Federstahl mit Edelmetall-Applikationen versehen. Bisher setzt die Industrie hier auf die 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, sich um Alternativen zu bemühen.
Dem Fraunhofer IPT und seinen Partnern im Projekt »MicroSpotCladding« ist es nun 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, den Draht gezielt tröpfchenweise aufzuschmelzen und stoffschlüssig mit dem Bauteil zu verbinden. Indem eine Vielzahl von Schweißpunkten nebeneinander gesetzt wird, entsteht dann eine flächige Beschichtung.
Kostengünstige Alternative zur Galvanik
Im Gegensatz zu den verbreiteten galvanischen Beschichtungsprozessen erfordert das neue Verfahren keinerlei zusätzliche Masken oder Werkzeuge, um Flächen abzudecken, die nicht beschichtet werden sollen. Es lässt sich damit schnell und flexibel auch an gänzlich neue Platinenlayouts und Designs anpassen.
Das Laserauftragschweißen mit dem Mikrodraht lässt sich auch auf andere Bauteile anwenden und bietet damit eine umweltfreundliche, materialeffiziente und damit auch kostengünstige Alternative zur Galvanik, die sich zudem vergleichsweise leicht in umfangreichere Prozessketten integrieren lässt.
(Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT, 28.10.2015 – AKR)
