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Brutzelt`s, bruzzelt`s oder brutselt`s?

Fraunhofer-Forscher hören Fehler schon beim Schweißprozess

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Fraunhofer-Institut für Digitale Medientechnologie IDMT
AGTOS Gesellschaft für technische Oberflächensysteme mbH GmbH

Schweißprozesse machen charakteristische Geräusche

An diesem Punkt setzt das Forschungsprojekt „QualiBolS“ an. Statt die Schweißqualität also erst im Nachgang zu bewerten, soll die Überwachung in Zukunft direkt in den Schweißprozess verlagert werden. Ziel ist eine akustische Inline-Qualitätsüberwachung, die jede einzelne Schweißung lückenlos erfasst und bewertet. Der Ansatz ist datengetrieben und richtet den Blick nicht nur auf die Detektion konkreter Unregelmäßigkeiten, sondern auch auf ein tieferes Verständnis des Schweißprozesses. Perspektivisch eröffnet das die Möglichkeit, Prozesse gezielter zu optimieren, Ausschuss und Nacharbeit beim Schweißen zu reduzieren sowie Prüfaufwände zu minimieren. Der zentrale Gedanke dahinter ist ebenso naheliegend wie technisch anspruchsvoll: Schweißprozesse erzeugen nämlich charakteristische Geräusche! Beim Lichtbogenschweißen etwa entstehen Schallemissionen, die unmittelbar mit der Dynamik des Prozesses verknüpft sind. Sie sind damit mehr als bloß ein akustisches Nebenprodukt. In ihnen stecken Informationen über den Verlauf des Schweißvorgangs – und damit auch über die Qualität der entstehenden Verbindung.

Prozessakustik: Neue Informationsquelle beim Schweißen

Typische Prozessabweichungen können das akustische Verhalten eines Schweißprozesses folglich deutlich verändern. Ein Beispiel ist die sogenannte Blaswirkung, bei der der Lichtbogen durch magnetische Einflüsse abgelenkt wird. Die Folgen können asymmetrische Schweißwülste und eine verminderte mechanische Festigkeit sein. Solche Unregelmäßigkeiten sind visuell auch nicht immer eindeutig zu erkennen. Sie können sich jedoch in den akustischen Signalen des Prozesses widerspiegeln. Genau hier setzt die akustische Überwachung an! Denn sie macht Prozessverläufe erfassbar, die mit klassischen visuellen Prüfmethoden nur schwer oder zumindest nicht eindeutig identifiziert werden können. Die Grundlage dafür bilden Voruntersuchungen und Laboranalysen, die zeigen, dass sich charakteristische Prozesszustände in akustischen Signaturen abbilden. Damit wird das Schweißgeräusch zu einer zusätzlichen Informationsquelle für die Qualitätssicherung. Was erfahrene Fachkräfte mitunter intuitiv wahrnehmen – dass ein Prozess etwa anders klingt als erwartet – soll nun mit Sensorik und datengetriebenen Analyseverfahren objektiv erfasst und für eine automatisierte Bewertung nutzbar gemacht werden.

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