Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWMSchweißen ist das am meisten verbreitete Fügeverfahren und wird branchenübergreifend angewandt. Insbesondere im geregelten Bereich (Bauwesen, Schiffbau, Kranbau, Anlagenbau …) muss die Qualität der Schweißnähte bewertet und in die DIN EN ISO 5817 eingeordnet werden. In diesem Bereich arbeiten sehr viele KMU, die diese Anforderungen erfüllen müssen, aber derzeit nicht über die Möglichkeit einer automatisierten Bewertung von Schweißverbindungen verfügen. Im Projekt Weld-Screening wurden eine Datenbasis zur Geometrie von Schweißverbindungen geschaffen und automatisierte Softwarelösungen zur Qualitäts- und Lebensdauerbewertung entwickelt.
Weld-Screening: Digitalisierung von Schweißnahtoberflächen zur automatisierten, praxisgerechten Schwachstellendetektion und Lebensdauerbewertung
Abgeschlossenes Forschungsprojekt
Projektbeschreibung
Schweißverbindungen weisen unregelmäßige Oberflächengeometrien auf. Die Nahtübergangsgeometrie hat einen direkten Einfluss auf die Ermüdungsfestigkeit. Kerbradius und Nahtanstiegswinkel sind zentrale Parameter, die zur Bewertung der Schwingfestigkeit und Stützwirkung herangezogen werden können. Aktuelle Standards wie DIN EN ISO 5817 erfordern detaillierte Kenntnisse über die lokale und globale Nahtgeometrie, um die Qualitätsklassen von Schweißverbindungen zu bewerten. In der Praxis erfolgt eine entsprechende Bewertung jedoch meist nur stichprobenartig mit Lehren oder Winkelmaßen.
Im Rahmen des Projekts Weld-Screening wurde eine Datenbasis zur lokalen Geometrie von Schweißverbindungen aufgebaut, die als Grundlage für die Bewertung von Schweißverbindungen mit KI-Ansätzen dienen soll. Darüber hinaus wurden Konzepte für die automatisierte Qualitätsbewertung nach verfügbaren Qualitätsstandards erprobt und Werkzeuge zur ortsgenauen Ermüdungsbewertung an einem digitalen Zwilling der Schweißnaht erprobt.
Transfer der Projektergebnisse in FuE-Leistungen des Fraunhofer IWM
- Entwicklung eines standardisierten Vorgehens zur Digitalisierung von Schweißverbindungen durch optische Verfahren (Streifenlichtprojektion, Lasertriangulation)
- Automatisierte Auswertung und Bewertung von geometrischen Parametern von Schweißverbindungen nach den verfügbaren Qualitätsstandards
- Generierung von Eingangsgrößen für probabilistische Modelle zur Schwingfestigkeitsprognose
- Ermittlung von lokalen Spannungen zur Lebensdaueranalyse von Schweißverbindungen und deren lokale und gezielte Nachbehandlung zur Lebensdauersteigerung