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AUTOMOBILBRANCHE

In der Automobilindustrie setzt sich die Elektrifizierung schnell durch, und es sind bereits kommerziell erhältliche Elektrofahrzeuge auf dem Markt.

Staatliche Vorschriften, wie das britische Verkaufsverbot für neue Benzin- und Dieselfahrzeuge bis 2030, sowie sinkende Kosten für Ausrüstungen und verbesserte Technologien bedeuten, dass die Elektrifizierung in diesem Sektor nur noch zunehmen wird.

Berichten zufolge werden in nur acht Jahren mehr als 50 % der Fahrzeuge in Europa elektrisch sein.

Bei der Elektrifizierung von Fahrzeugen wird das Fahrzeug mit Strom betrieben, indem Komponenten, die auf herkömmlichen Energiequellen basieren, durch Komponenten ersetzt werden, die mit Strom betrieben werden. Dazu gehören Akkupacks, Motoren, Hilfssysteme und Ladesysteme.

Die Verbesserungen schreiten rasch voran, und die Hersteller haben bereits Fortschritte bei der Schnellladetechnik und den Batteriewechselsystemen gemacht.

Größe und Masse eines Akkupacks wirken sich häufig auf die Konstruktion aus, da mehr Akkuzellen mehr Masse für das Fahrzeug bedeuten. Eine größere Masse erfordert mehr Energie für die Fahrzeugbewegung und beeinträchtigt die Manövrierfähigkeit, wie z. B. Fahrverhalten, Beschleunigung und Bremsen.

Die Durchsetzung einer umfassenden Elektrifizierung von leichten und schweren Nutzfahrzeugen steht vor vielen wirtschaftlichen und technischen Herausforderungen. Viele Hersteller bieten Elektroautos an, aber es gibt noch einige Hindernisse für die Akzeptanz, darunter die Ladeinfrastruktur und der Preis. Dies ist vor allem auf die Batteriekosten zurückzuführen, die jedoch durch innovative Schweißlösungen gesenkt werden können.

EXPERTISE VON CVE

CVE arbeitet mit TWI, einer unabhängigen Forschungs- und Technologieorganisation, zusammen, um die Machbarkeit des Elektronenstrahlschweißens für Komponenten zu untersuchen, die den Übergang zur Elektrifizierung unterstützen.

Das Elektronenstrahlschweißen ist eine optimale Verbindungsmethode zum Schweißen von Batterieeinheiten.

Bei einem erwarteten Bedarf von 2 Millionen Batterieeinheiten für Automotoren, mit 10.000 Schweißnähten pro Einheit, ist das Elektronenstrahlschweißen eine hervorragende Lösung, um den Herstellern zu helfen, die Nachfrage zu decken.

Wenn Sie weitere Informationen benötigen, wenden Sie sich bitte an uns! Mit 60 Jahren Prozess-Know-how bei der Bereitstellung schlüsselfertiger Konzepte können wir auch für Ihre Anwendung die richtige Lösung finden.

HALBLEITER

Das Elektronenstrahlschweißen wird in der Halbleiterindustrie zum Verbinden vieler Bauteile eingesetzt, bei denen qualitativ hochwertige, fehlerfreie Schweißnähte erforderlich sind.

Eine geringe Porosität in den Schweißnähten ist wichtig, um ein hohes Maß an Sauberkeit im Betrieb zu gewährleisten. Die geringe Gesamtwärmeeinbringung des Elektronenstrahlschweißens führt außerdem zu einem minimalen Verzug, wodurch sich der Aufwand für die Nachbearbeitung der Schweißnähte verringert.

OFFSHORE-WIND

Alle Offshore-Windkraftanlagen erfordern eine hochproduktive Schweißfertigung und zuverlässige Leistung. Es gibt eine Reihe von Strukturen, die als Teil einer Offshore-Windturbine hergestellt werden müssen, darunter Monopiles, Sauganker und Flansche.

Das Elektronenstrahlschweißen optimiert Produktivität und Qualität der Schweißnaht, und das Schweißen im Vakuum schafft eine ideale Schweißatmosphäre, die – neben anderen Vorteilen – Oxidation verhindert und das Vorwärmen überflüssig macht.

CVE hat seine neueste Hightech-Schweißtechnologie Ebflow angepasst, um die Herstellungszeit und –kosten von Windkraftanlagen-Fundamenten um bis zu 25 % zu reduzieren.

CVE ist Teil eines Konsortiums von Organisationen, das einen Zuschuss von Innovate UK erhalten hat, um die Installationskosten für den weltweit größten Offshore-Windpark in der Nordsee drastisch zu senken. Nach seiner Fertigstellung wird der Windpark genug Energie erzeugen, um jährlich über 4,5 Millionen Haushalte mit Strom zu versorgen – etwa 5 % des britischen Strombedarfs.

ALUMINIUMLEGIERUNGEN

Hochfeste Aluminiumlegierungen werden in der Regel für Anwendungen wie Raketengehäuse, Abschussvorrichtungen und panzerbrechende Munition elektronenstrahlgeschweißt, und in einigen Fällen werden die mechanischen Eigenschaften durch den Einsatz eines Drahtvorschubsystems während des Schweißprozesses verändert.

KLEINE KOMPONENTEN

Wandler, Relais und Aneroidkapseln sind Beispiele für kleine Bauteile, die im Verteidigungssektor durch Elektronenstrahlschweißen verbunden werden.

TITANLEGIERUNGEN

Die hohe Präzision und die 100 % fehlerfreien Schweißnähte des Elektronenstrahlschweißens werden für das Fügen von Titanlegierungen im Verteidigungssektor genutzt, z. B. für Treibstofftanks und Rotoren von Flugzeugtriebwerken. Auch bei Reparaturen von Teilen von Flugzeugtriebwerken wird häufig der Elektronenstrahl als Verbindungsmethode eingesetzt.

ELEKTRONENSTRAHLSCHWEISSEN VON DICKWANDIGEN NUKLEARKOMPONENTEN

In der Nuklearindustrie kann das Schweißen von dickwandigen Bauteilen mit verschiedenen Verfahren durchgeführt werden, die zeitaufwändig sind und die Herstellungskosten erheblich erhöhen. Seit vielen Jahren besteht das Ziel darin, ein geeignetes Verfahren zu finden, das in der gesamten Nuklearindustrie in größerem Umfang eingesetzt werden kann. Auch wenn der diesbezügliche Ausstoß in der Kernkraft gering ist, erfordert der sicherheitskritische Charakter dieser Komponenten eine qualitativ hochwertige Lösung.

Beim Schweißen von dickwandigen Bauteilen, wie z. B. Druckbehältern, werden in der Regel Lichtbogenschweißverfahren eingesetzt, die mehrere Schweißvorgänge erfordern, wobei zwischen den Schweißvorgängen eine zerstörungsfreie Prüfung (ZfP) und eine Vorwärmung des Bauteils erfolgt, um das Risiko von Wasserstoffrissen zu verringern.

Jüngste Entwicklungen der Elektronenstrahlschweißtechnik mit Ebflow bieten die Möglichkeit, große Gefäße in dickwandigen Bauteilen in einem einzigen Durchgang bei hoher Geschwindigkeit und mit minimalem Verzug zu schweißen. Mit Ebflow entfällt auch die Notwendigkeit einer ZfP-Zwischenprüfung, was eine erhebliche Zeit- und Kostenersparnis bei der Herstellung von Nukleardruckbehältern bedeutet. Außerdem entfällt die Vorwärmstufe, da das ES-Verfahren in einer Vakuumumgebung stattfindet und somit das Risiko der Wasserstoffversprödung vermieden wird.

Im Vergleich zu anderen Schweißverfahren bietet das Elektronenstrahlschweißen in der Nuklearindustrie viele Vorteile. Es kann bei der Herstellung von dickwandigen Fertigungen zu erheblichen Kosten- und Zeiteinsparungen führen, da durch das Schweißen der gesamten Fugendicke in einem einzigen Arbeitsgang eine schnelle Fügegeschwindigkeit erreicht wird.

ELEKTRONENSTRAHLSCHWEISSEN VON TURBOLADERN

Die meisten modernen Dieselmotoren für Personen- und Nutzfahrzeuge sind mit einem Turbolader ausgestattet, was bedeutet, dass aktuell Millionen von Fahrzeugen auf der ganzen Welt von geringerem Kraftstoffverbrauch, besserer Leistung und niedrigeren Emissionen profitieren.

Das Herzstück des Turboladers ist die hochtourig rotierende Laufradwelleneinheit. Durch die Abgase angetrieben, drückt die Welle Kraftstoff und Luft zurück in den Motor.

Durch Elektronenstrahlschweißen werden ein gegossenes Inconel-Rad und eine Welle aus Kohlenstoffstahl miteinander verbunden. Der Elektronenstrahl ist ein fein fokussierter Strahl von Elektronen, der die beiden Metalloberflächen miteinander verschmilzt, was zu einer ausgezeichneten Schweißnaht mit den Merkmalen eines tiefen Einbrandes, einer schmalen Schmelzzone (Wärmeeinflusszone) und einer Festigkeit nahe des Grundmetalls führt. Das Schweißen in einer Vakuumumgebung gewährleistet einen sauberen und reinen Prozess.

Die Teile werden entweder mit einem Zapfen bearbeitet, um die Verbindung selbsttätig herzustellen, oder sie werden vor dem Schweißen aneinandergereiht und mit einer Präzisionsklemme gehalten, um die Geometrie zu kontrollieren. Die Teile können im fertigen oder halbfertigen Zustand geschweißt werden, um die Nachbearbeitung zu minimieren, und mit der korrekten Ausrichtung des Strahls an der Rotor-/Wellenverbindung sind genaue und wiederholbare Schweißnähte möglich, ohne dass es zu Rissen kommt.

ELEKTRONENSTRAHLSCHWEISSEN DES VORDEREN LAGERGEHÄUSES

Diese äußerst komplexe Baugruppe wird aus mehreren relativ einfachen Komponenten hergestellt. Es gibt nicht viele andere Schweißverfahren, die Sie für diese Art von Produkt erfolgreich einsetzen können. Das Teil erfordert lineare, umlaufende und orbitale Schweißnähte in aufeinanderfolgenden Arbeitsgängen.

ELEKTRONENSTRAHLSCHWEISSEN VON KOMPRESSORROTOREN

Dieses wichtige rotierende Bauteil erfordert Schweißnähte von hoher Integrität aus 901 Nickel. Die Herstellung durch Elektronenstrahlschweißen ermöglicht Einsparungen bei Gewicht, Material und Bearbeitungskosten.

ELEKTRONENSTRAHLSCHWEISSEN VON STATORSCHAUFELN

Das Elektronenstrahlschweißen, mit dem die vielen Schaufelteile zusammengefügt werden, ergibt eine präzise, wiederholbare Schweißnaht. Titan eignet sich hervorragend für das Elektronenstrahlschweißverfahren, da es im Vakuum geschweißt wird, um Oxidation zu vermeiden.