KI zur Prozessüberwachung im Unterpulverschweißen

KI beim Schweißen KI zur Prozessüberwachung im Unterpulverschweißen

15.01.2024 Ein Gastbeitrag von Max Biegler, Bassel El-Sari, Sergej Gook und Michael Rethmeier 3 min Lesedauer

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Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik IPK

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AUTOMATE-ME GmbH

Beim Unterpulverschweißen sind die Prozessgeräusche ein Indikator für eine gute Fügequalität. Diese Beurteilung kann i.d.R. nur von einer erfahrenen Fachkraft durchgeführt werden. Eine kürzlich entwickelte künstliche Intelligenz kann automatisch das akustische Prozesssignal anhand vortrainierter Merkmale klassifizieren und die Fügequalität anhand des Geräuschs beurteilen. Der Algorithmus, einmal richtig trainiert, kann den Prüfaufwand beim Unterpulverschweißen deutlich reduzieren.

Prozessaufbau: Während des Schweißprozesses werden die akustischen Emissionen von einem Körperschallsensor erfasst und an das künstliche Intelligenzsystem übergeben. Anhand der Signalverläufe und Frequenzcharakteristika wird die Fügequalität der Schweißung beurteilt.(Bild: Fraunhofer-IPK) — Prozessaufbau: Während des Schweißprozesses werden die akustischen Emissionen von einem Körperschallsensor erfasst und an das künstliche Intelligenzsystem übergeben. Anhand der Signalverläufe und Frequenzcharakteristika wird die Fügequalität der Schweißung beurteilt.
(Bild: Fraunhofer-IPK)

Aufgrund seiner hohen Wirtschaftlichkeit wird das Unterpulverschweißen (UP-Schweißen) mit einer oder mehrerer Drahtelektroden in vielen Industriezweigen zur Herstellung von großen Baugruppen verwendet. Beispielsweise wird es in der Öl- und Gasindustrie zur Pipelineherstellung und im Offshore-Windenergiebereich zur Herstellung von Windkrafttürmen genutzt.

Prüfaufwand reduzieren

Trotz der technischen Reife des UP-Schweißverfahrens können Schweißfehler aufgrund unterschiedlicher Ursachen auftreten. Beispielsweise müssen beim Schweißen von hochfesten Stahlgüten (Streckgrenze ab 355 MPa) und einer Blechdicke größer als 10 Millimeter mehrere Drahtelektroden eingesetzt werden. Dies kann zu einem erhöhten Wärmeeintrag führen, der die Kerbschlagzähigkeit und die Festigkeit der Fügezone deutlich verringert. Außerdem können zusätzlich Risse, Lunker, Schlackeeinschlüsse und Durchbrand auftreten. Letztere können z.B. durch eine ungünstige Kombination von hoher Stromstärke und geringer Schweißgeschwindigkeit entstehen. Um eine bestimmte Fügequalität zu gewährleisten, werden die Schweißnähte mit hohem personellem und materiellem Aufwand sowohl zerstörend als auch zerstörungsfrei geprüft. Eine effektive Prozessüberwachung, die diesen Prüfaufwand deutlich reduziert, ist daher erstrebenswert.

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Stand: 08.12.2025

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