System- und Prozesstechnologie zur lokalen Beschichtung blechbasierter elektrischer Kontaktbauteile durch Laser-Draht-Mikroauftragschweißen

Elektrische Kontakte, wie beispielsweise Steckverbinder oder Schnappscheiben, werden konventionell galvanisch mit Gold beschichtet, um eine hohe Leitfähigkeit und Korrosionsbeständigkeit zu gewährleisten. Dieses Verfahren besitzt jedoch erhebliche Nachteile: Es entstehen giftige chemische Verbindungen, es werden viel Energie und Ressourcen eingesetzt, die Selektivität ist begrenzt und es gibt keine Integrationsmöglichkeiten in bestehende Stanz-Biege-Prozessketten. Eine Alternative stellt das entwickelte Verfahren des Laser-Draht-Mikroauftragschweißens (LDMA) dar. Dabei werden auf die gestanzten elektrischen Kontaktsubstrate ausgehend von einem Mikrodraht lokale Goldkontaktpunkte mittels Laser aufgeschweißt. Das entwickelte integrierbare System zielt auf eine hohe Genauigkeit ab. Abweichungen und Toleranzen werden mithilfe eines aktiven Systems kompensiert. Der modulare Aufbau ermöglicht einen vollautomatisierten Prozessablauf. Die Prozessparameter wurden so optimiert, dass die Durchmischung der Kontaktpunkte insbesondere an der Punktoberfläche gering gehalten wird und diese gleichzeitig schweißmetallurgisch an das Substrat angebunden werden. Zu diesem Zweck wurde der Prozess sensorisch und per Hochgeschwindigkeitskamera analysiert und unter verschiedenen Prozessparametern validiert. Anschließend wurden die goldpunktbeschichteten Bauteile in industrienahen Prüfverfahren hinsichtlich ihrer Kontaktwiderstands- und Verschleißeigenschaften, ihrer Korrosionsbeständigkeit sowie ihrer mechanischen Festigkeit untersucht. Im Vergleich zu den galvanisch beschichteten Referenzen sind sie mindestens gleichwertig oder besser. Die Ergebnisse bestätigen somit, dass das LDMA-Verfahren der Galvanik aufgrund mehrerer Faktoren technisch, ökologisch und wirtschaftlich überlegen ist, nicht zuletzt aufgrund der Edelmetalleinsparung von bis zu 62 %. Zudem wurde die Übertragbarkeit auf andere Werkstoffe, wie beispielsweise Substrate aus Bronze, belegt. Abschließend wurden die Wirtschaftlichkeit und die Skalierbarkeit der Technologie bewertet.