Goldverbrauch um 84 Prozent gesenkt: Herstellungskosten elektrischer Kontakte senken

Ein jetzt erprobtes neuartiges Laserauftragschweißverfahren von Gold senkt gegenüber heutigen elektrochemischen Beschichtungsverfahren den Material- und Energieeinsatz erheblich.

Laserauftragschweißen Bildquelle: © Fraunhofer IPT

Das Projekt »TopCladd« des Fraunhofer IPT entwickelt für das drahtbasierte Laserauftragschweißen bereits eine maschinenintegrierte Prozessüberwachung mit einer adaptiven Steuereinheit für die Qualitätsprüfung.

Bei der konventionellen Galvanik werden die Kontaktbauteile in einem elektrolytischen Prozess beschichtet, der umweltbelastende Stoffe freisetzt. Das Verfahren lässt keine direkte Integration in die umfangreiche Stanz-Biege-Prozesskette zur Herstellung elektrischer Kontakte zu. Für den Transportweg zu den galvanischen Anlagen, für Energie- und Rohstoffverbrauch sowie für die Abwasserreinigung entstehen hohe Kosten in der Fertigung. 

Beim Auftragschweißen schmilzt der Laser Goldtropfen effizient von mehreren Mikrodrähten ab und benötigt dazu kein Elektrolyt mit giftigen Stoffverbindungen. Punkt für Punkt wird der relevante Kontaktbereich mit der nötigen Menge an Edelmetall beschichtet. Durch den punktgenauen Auftrag kann das erforderliche Goldvolumen insgesamt erheblich reduziert werden. 

Die Machbarkeit des Laserprozesses für die Beschichtung elektrischer Kontakte wurde in dem abgeschlossenen Projekt »MicroSpotCladding« des Fraunhofer IPT bereits nachgewiesen. Das Projekt hat gezeigt, dass mit dem neuen Verfahren nicht nur der Goldeinsatz um 84 Prozent, sondern gleichzeitig auch der Energiebedarf deutlich gesenkt werden kann. 

Im GeCo-Projekt wollen die Aachener Ingenieure nun gemeinsam mit den Partnerunternehmen einen stabilen Beschichtungsprozess als Alternativtechnologie zur Galvanik realisieren. Für Hersteller von Stanzbauteilen, von elektrischen Kontakten sowie Beschichtungsunternehmen ist das Laserauftragschweißen interessant, weil sie kostengünstiger und umweltfreundlicher produzieren können. 

Während des Projekts wird die mechanische Leistungsfähigkeit der Beschichtung durch Langzeittests sichergestellt. Zur Qualitätssicherung des Beschichtungsverfahrens wird eine Inline-Qualitätskontrolle entwickelt. Die Goldpunkte sollen auf ihre korrekte Anzahl und Positionsintervalle durch den Einsatz von Kameratechnik überwacht werden. 

Im gemeinsamen Forschungsprojekt entwickeln die Projektpartner zunächst die einzelnen Komponenten der Laserbeschichtungsanlage. Diese Teilsysteme werden anschließend zu einem Gesamtsystem zusammengefügt und das Verfahren automatisiert. In einem Eco-Audit zu Projektende sollen die in dem neuen Verfahren beschichteten Bauteile nach Kriterien der Umweltverträglichkeit geprüft und das System hinsichtlich seiner Ressourceneffizienz und Wirtschaftlichkeit bewertet werden.