Entwicklung eines Qualitätsüberwachungs- und Informationssystem zur Gewährleistung einer anforderungsgerechten Ausführung von Schweißarbeiten an komplizierten Edelstahlbaugruppen.
Gesamtziel des Vorhabens
Die AMS beschäftigt sich seit vielen Jahren mit der Technologie des Schweißens von Edelstahl. Die Auftraggeber für Edelstahlkomponenten, allen voran die Pharmaindustrie, verlangen zunehmend völlig fehlerfreie Schweißnähte.
Homogene, einwandfreie Schweißnähte lassen sich nur unter völligem Sauerstoffausschluss erzielen. Aus diesem Grunde wird die Umgebung der Schweißnaht formiert, d.h. mit Schutzgas gefüllt. Dieses Schutzgas verdrängt den in der der Luft enthaltenen Sauerstoff. Gerade bei kompliziert geformten Werkstücken kommt es immer wieder vor, dass sich unerwarteterweise noch Sauerstoffblasen in Schweißnahtnähe befinden. Die Sauerstoffblasen führen zu ernsthaften Fehlern beim Edelstahlschweißen, deren zusätzliche negative Eigenschaft noch darin besteht, dass der Schweißer sie während der Arbeit nicht bemerken kann, da er durch seinen Filter nur einen hellen Punkt auf der Schweißnaht sieht. Die Aufnahme von Sauerstoff aus der Umgebungsluft führt zu einer schlechten Wurzelausbildung, Kerben und einer rauen Oberfläche.
Folge ist die Verminderung der Korrosionsbeständigkeit und Beeinträchtigung des äußeren Erscheinungsbildes der Naht durch Anlauffarben.
Ideal wäre es, wenn der Schweißer bei seiner Arbeit von einem automatischen System gewarnt würde, bevor der Fehler entsteht. Bisher war eine automatische Lösung nicht realisierbar, da kein Sensor die Bedingungen in Schweißnahtnähe, speziell die hohen Temperaturen, übersteht. Durch einen neu entwickelten Sensor ergeben sich ganz neue Möglichkeiten, die die AMS im Rahmen dieses Projektes zur Lösung seiner Aufgabenstellung einsetzen will.
Die Schweißnähte sind nach der Montage der einzelnen Komponenten in der Gesamtanlage nicht mehr zugänglich. Von einzelnen Kunden wird daher seit kurzem eine lückenlose bildliche Dokumentation der Schweißnähte gefordert. Bei größeren Anlagen kommen so riesige Datenmengen zusammen, die mühsam per Hand den realen Scheißnähten zugeordnet werden müssen.
Die AMS will ein Assistenzsystem entwickeln, welches die Arbeit des Schweißers sowohl bei der Bearbeitung des Werkstückes als auch bei der nachfolgenden Foto-Dokumentation erheblich unterstützt und damit die Effizienz dieser Arbeiten signifikant erhöht. Die erforderliche Technik soll den Schweißer dabei so wenig wie möglich von seinen üblichen, gewohnten Prozessabläufen ablenken. Dazu soll dem Schweißer über ein in seinem Helm montiertes Display der aktuelle Arbeitsschritt eingeblendet werden. Dies soll in Form eines vereinfachten Zeichnungsauszuges geschehen. Ist dieser Arbeitsschritt erledigt, quittiert der Arbeiter über eine Taste an seinem Handgerät und er bekommt den nächsten Schritt angezeigt. Der Ablauf der Arbeiten wird vom System protokolliert. Wird während der Arbeit Sauerstoff detektiert, wird der Prozess sofort unterbrochen, nach einer erneuten Formierung kann die Schweißarbeit fortgesetzt werden. Diese Vorgehen bedeutet eine erhebliche Zeiteinsparung, da die sonst notwendig gewordene sehr aufwendige Nacharbeit vermieden werden kann. Auf diesem Weg erfolgt die nachfolgende Dokumentation.
Das System bringt eine immense Produktivitätssteigerung sowie eine signifikante Zeiteinsparung beim Endanwender der Edelstahlkomponenten, da eine komplette endoskopische Eingangsprüfung entfallen kann.
Wissenschaftliches und technologisches Konzept des Projekts
Die AMS entwickelt ein Unterstützungssystem für Edelstahlschweißarbeiten an kompliziert geformten Edelstahlkomponenten, bestehend aus PC-Hardware, einem Zusatzgerät und spezieller Software, welches den Schweißer in Echtzeit bei seiner Arbeit unterstützt.
Funktionen:
- Unterstützung bei der Planung des Arbeitsprozesses
- Online-Überwachung und Protokollierung des Schweißprozesse
- Automatische Planung der Dokumentation
- Unterstützung der Fotodokumentation
- Verwaltung von Prozessdaten
- Generierung der Prüfprotokolle
Dabei sollen die Informationen (Arbeitsanweisungen) sowohl über ein im Helm angebrachtes Display als auch akustisch zur Verfügung gestellt werden. Grundlage für die Onlinekontrolle des Schweißprozesses bildet ein auf dem Markt seit kurzem erhältlicher hochempfindlicher, temperaturbeständiger keramischer Sauerstoffsensor mit Zirkondioxid als Detektionsmedium.
