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Schweißnaht-Untersuchung Qualitätsüberwachung von Schweißverbindungen

Redakteur: M.A. Frauke Finus

Das Forschungsprojekt Femuskopie will die Qualitätsüberwachung von Schweißverbindungen effizienter machen.

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Experten bündeln ihr Fachwissen und forschen gemeinsam rund um die Schweißnaht: (v.l.) Time-Mitarbeiter Mario Bleeser, Dr. Ralf Polzin, Tobias Girresser, Katarzyna Grahner und die Rio-Kollegen Alexander Uts und Dr. Andreas Günther.
Experten bündeln ihr Fachwissen und forschen gemeinsam rund um die Schweißnaht: (v.l.) Time-Mitarbeiter Mario Bleeser, Dr. Ralf Polzin, Tobias Girresser, Katarzyna Grahner und die Rio-Kollegen Alexander Uts und Dr. Andreas Günther.
(Bild: Rio)

Die Haltbarkeit von Schweißnähten zweifelsfrei nachzuweisen, ohne sie zu zerstören, haben sich die Rio GmbH aus Siegen und das Technologie-Institut für Metall und Engineering (Time) aus Wissen vorgenommen. Finanziell unterstützt wird das gemeinsame Forschungsprojekt „Femuskopie“ von der Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen Otto von Guericke e.V. (AiF).

Die Schweißtechnik gilt immer noch als die häufigste Verbindungstechnik. Gerade in der Region Siegerland und Westerwald sitzen viele Unternehmen, die diese Technologie im Einsatz haben. „Nachteil dieser Verbindungstechnik ist, dass unvorhersehbare Unregelmäßigkeiten wie Risse oder Poren innerhalb einer solchen Schweißverbindung auftreten können, die deren Tragfähigkeit beeinträchtigen“, erklärt Time-Geschäftsführer Dr. Ralf Polzin. Die Industrie versuche seit Jahren dem entgegenzuwirken. „Bislang ist kein Verfahren bekannt, das direkte Rückschlüsse auf die Tragfähigkeit einer Schweißverbindung ermöglicht, ohne diese bei einer entsprechenden Prüfung zu zerstören“, ergänzt RIO-Geschäftsführer Dr. Andreas Günther.

Schweißverbindungen sollen sicherer und preiswerter werden

Um den Endkunden trotzdem Sicherheit zu gewährleisten, müssen Verschweißungen „überdosiert“, zusätzliche Sicherheitsschweißpunkte gesetzt und darüber hinaus materialintensive Prüfreihen durchgeführt werden. Das erhöhe den Aufwand und steigere die Herstellungskosten von Produkten.

Das gemeinsame Forschungsprojekt von Rio und Time hat zum Ziel, die Tragfähigkeit von Schweißverbindungen zu bestimmen, ohne diese zu zerstören und dafür spezielle Prüfteile fertigen zu müssen. Die beiden Unternehmen bündeln dabei ihre jeweils hauseigenen Kompetenzen. „Grundidee ist, die vorhandene Schweißverbindung mit Hilfe der Ultraschall-Mikroskopie – einer Technologie, die bisher vor allem in der Waferfertigung angewendet wird – inklusive eventueller Fehlstellen zu erfassen und mit den gewonnenen Daten einen „digitalen Zwilling“ zu schaffen“, so Dr. Polzin. „Anhand einer auf darauf basierenden FEM-Simulation kann dann die Tragfähigkeit der Verbindung realitätsnah simuliert werden. Für die Umwandlung der USM-Daten in CAD-Daten haben wir einen Algorithmen in der Geologie gefunden. Was wir dann mit den Daten machen, ist Maschinelles Sehen, also die Nutzung von Methoden aus dem Bereich der künstlichen Intelligenz.“

Patentanmeldung zum Verfahren läuft bereits

„Projektziel ist, ein Verfahren zu entwickeln und zu professionalisieren, dass es möglich macht, Schweißverbindungen mit nicht ausreichender Qualität schnell zu erkennen und auszusondern. Erhebliche Einsparungen an Material, Energie und Arbeitsaufwand wären das Ergebnis“, so Dr. Andreas Günther. Die beiden Geschäftsführer sind überzeugt, mit der Forschungsarbeit neue Maßstäbe zu setzen und die Fertigungsabläufe insbesondere in der Automobilindustrie revolutionieren zu können. Die Arbeiten sind bereits soweit fortgeschritten, dass für das Verfahren mittlerweile eine Patentanmeldung eingereicht werden konnte.