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Brutzelt`s, bruzzelt`s oder brutselt`s? Fraunhofer-Forscher hören Fehler schon beim Schweißprozess

Von O. Treuheit, T. Krüger und Dr. J. Hildebrand 6 min Lesedauer

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Fraunhofer-Institut für Digitale Medientechnologie IDMT
Meister Strömungstechnik GmbH
Fastems Systems GmbH

Die Qualitätssicherung beim Schweißen wird immer prozessintegrierter und datengetriebener. Da kommt eine akustische KI-Überwachung als neuer „Sinn“ für den Schweißer gerade recht ...

Hier läuft ein Bolzenschweißprozess ab. Am Fraunhofer IDMT hat man dabei ausgenutzt, dass Schweißprozesse akustische Signale emittieren, die auf die Qualität des Schweißens Rückschlüsse ziehen lassen. Per künstlicher Intelligenz ist daraus ein echter Mehrwert entstanden ...(Bild: Fraunhofer IDMT)
Hier läuft ein Bolzenschweißprozess ab. Am Fraunhofer IDMT hat man dabei ausgenutzt, dass Schweißprozesse akustische Signale emittieren, die auf die Qualität des Schweißens Rückschlüsse ziehen lassen. Per künstlicher Intelligenz ist daraus ein echter Mehrwert entstanden ...
(Bild: Fraunhofer IDMT)

Beim Bolzenschweißen etwa können kleinste Abweichungen über die Sicherheit ganzer Bauwerke entscheiden. Ob Brücken, Tunnel oder Fassadensysteme: Überall dort, wo Stahl und Beton dauerhaft Kräfte übertragen müssen, zählen geschweißte Bolzenverbindungen zu den sicherheitskritischen Elementen einer Konstruktion. Entsprechend hoch sind die Anforderungen an ihre Qualität – und an Prüfverfahren, die zuverlässig erkennen müssen, ob eine Verbindung hält, was sie verspricht. Bisher erfolgt diese Bewertung in der industriellen Praxis jedoch überwiegend nachgelagert zum eigentlichen Fertigungsprozess – etwa durch visuelle Inspektionen oder zerstörende Prüfverfahren. Am Fraunhofer-Institut für Digitale Medientechnologie IDMT hat man nun aber eine KI so trainiert, dass sie die Rolle eines zusätzlichen Sinnes – in dem Fall das Hören – im Prozess übernehmen kann. Sie registriert also über akustische Signale, ob eine Schweißung in Ordnung ist, erkennt Abweichungen im akustischen Muster und schafft damit eine neue Grundlage für die Qualitätssicherung und Prozessoptimierung bei Schweißaufgaben.

Klassische Prüfverfahren für Schweißungen haben Grenzen

Klassische Prüfstrategien sind in der Schweißtechnik allerdings etabliert und liefern auch wichtige Informationen über die Qualität einer Verbindung. Für eine 100-%-Kontrolle stoßen sie jedoch schnell an praktische und wirtschaftliche Grenzen. Zerstörende Prüfungen sind auch noch mit zusätzlichem Material-, Zeit- und Prüfaufwand verbunden und sind nicht auf einzelne Verbindungsstellen anwendbar. Und visuelle Prüfungen hängen stark von der Erfahrung des Prüfpersonals ab. Sie liefern keine wirklich objektiven Ergebnisse. Auch zerstörungsfreie Verfahren wie Röntgen- oder Ultraschallprüfungen erfordern spezielle Messtechnik und sind bei bestimmten Geometrien, etwa bei Bolzenverbindungen, nur eingeschränkt nutzbar. Nicht zuletzt sind auch sie mit Aufwand verbunden. Der Zielkonflikt lautet deshalb: Die Qualität jeder einzelnen Schweißung soll möglichst zuverlässig bewertet werden, gleichzeitig dürfen Prüfaufwand, Fertigungszeit und Kosten nicht ausufern. Eine kontinuierliche und auch wirtschaftliche Qualitätsüberwachung direkt im laufenden Schweißprozess war so bisher kaum möglich. Genau hier setzen die IDMT-Experten den Verbesserungshebel nun an.

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