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mehrere Mikrorisse aus, die wiederum zu Makrorissen führten. Der dominierende Makroriss, der zum Versagen
der Fügestelle führt, konnte im Vorhinein des Dauerschwingversuchs nicht identifiziert werden. Aus
diesem Grund war eine Rissfortschrittsanalyse nicht anwendbar [18].
4 Ziele
Die Verbindungsfestigkeit einer mittels Laserstrahlschweißen hergestellten Batteriezellkontaktierung wurde
oftmals auf eine Überlappverbindung aus zwei Blechen abstrahiert und ihr Versagen bei einer statischen Belastung
ermittelt. In realen Anwendungen liegen meist dynamische Belastungszustände vor. Aus diesem
Grund wurde eine Untersuchung der Kontaktierung im Dauerschwingversuch durchgeführt. Der elektrische
Widerstand wurde mit der Vier-Leiter-Messung bestimmt. Dieser eignet sich als Schädigungsparameter, da er
innerhalb der Kontaktierung einer realen Batteriezelle eine direkte Auswirkung auf die Effizienz des Batteriespeichers
besitzt. Das Ziel war es, den Einfluss der Laserleistung, der Schweißgeschwindigkeit sowie der -
nahttrajektorie auf das Ermüdungsverhalten zu untersuchen. Es wird nur der Zeitfestigkeitsbereich analysiert,
da die Kontaktierung bei niedrigen Lasten eine lange Lebensdauer aufweist und bei hohen Lasten in guter
Näherung die statische Festigkeit angenommen werden kann.
5 Prüfstand
Für die Versuche wurde die Schwingprüfanlage TV 51140 der Firma TIRA GmbH, Deutschland, verwendet.
Diese beinhaltete einen Schwingerreger S 51140, der auch als Shaker bezeichnet wird, und einen Verstärker
BAA 1000. Im Shaker befand sich ein Beschleunigungsaufnehmer des Unternehmens PCB Piezotronics,
USA, mit der Modellnummer 355M102. Basierend auf den Messungen wurde die Anregungskraft geregelt.
Das 18650-Rundzellgehäuse wurde von dem Shaker mit einer sinusförmigen Kraftanregung FFFF(tttt) im Wechselbereich
und einer Frequenz von 50 Hz belastet (Bild 2 a). Die Prüftemperatur lag bei 23 °C. Der Abstand
von der Einspannung des Zellverbinders bis zum Rand des Zellgehäuses betrug 1 mm. Diese Distanz wurde
an die realen Bedingungen in einem Batteriespeicher angelehnt.
Bild 2. (a) Schematischer Versuchsaufbau mit Vier-Leiter-Messung sowie (b) Schweißnahttrajektorien mit den zugehörigen
Abmessungen sowie möglicher Positionierungsfehler bei den Schweißnähten Δyyyy RRRRRRRRRRRRRRRR,1 und Δyyyy RRRRRRRRRRRRRRRR,2
Zum Laserstrahlschweißen der Kontaktierung zwischen dem Zellverbinder und -gehäuse wurde ein Scheibenlaser
des Typs TruDisk 1020 der TRUMPF Laser GmbH, Deutschland, genutzt, der Strahlung im grünen
Wellenlängenbereich emittiert, um somit dem hohen Reflexionsgrad des Kupfers entgegenzuwirken. Im Rahmen
dieser Studie wurden Kontaktierungen mit fünf unterschiedlichen Schweißnahttrajektorien untersucht, die
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