Kombination von optischen und Ultraschallmethoden zur Überprüfung von Fahrzeug-Schweißnähten
Autohersteller streben fortwährend Gewichtsreduktionen an. Hierdurch werden die Autos leichter und betriebseffizienter. Eine Methode, um Gewichtsreduktionen zu erreichen, sind maßgenau geschweißte Bleche). Bei diesem Verfahren wird ein Laser eingesetzt, um eine hochwertige Verbindung zwischen zwei flachen Metallteilen, üblicherweise aus Stahl, herzustellen, die verschiedene Dicken oder Eigenschaften aufweisen. Im Vergleich zu traditionellen Methoden wie zum Beispiel dem Punktschweißen sind maßgenau geschweißte Bleche günstiger, räumlich präziser, fester und effizienter. Dennoch treten auch bei maßgenau geschweißten Blechen Fehler auf. Diese können die Fahrzeugsicherheit gefährden und Materialverschwendung verursachen. Jedes maßgenau geschweißte Blech muss inspiziert werden und die Automobilindustrie macht dies unter Verwendung von zwei separaten Methoden. Die meistverwendete Technik ist ein Ultraschallverfahren namens EMAT – elektromagnetischer akustischer Wandler –, ein Ultraschallprüfungssystem, das manchmal durch eine Sichtprüfungsmethode namens VIS (Vision Inspection System) ergänzt wird. Beide Verfahren weisen Vor- und Nachteile auf.
Erste effektive Kombination
Das EU-finanzierte Projekt OPTIBLANKS kombinierte beide Methoden, sodass die Methoden die Schwächen der jeweils anderen Methode ausgleichen. Industrielle Hersteller haben bereits eine solche Kombination versucht, die jedoch in höheren Ausschussraten resultierte. Demgegenüber erreichte OPTIBLANKS einen integrierten und hochwertigen Prüfungsprozess. Die EMAT-Ultraschalltechnik kann interne Fehler wie Löcher, Wölbungen und Dellen oder Risse in der Schweißnaht ertasten. Die VIS-Technik erkennt oberflächliche äußere Mängel wie Ausrichtungsfehler und seitliche Versetzungen. Das OptiBlanks-System nutzt fortschrittliche Verarbeitungsalgorithmen, um die Methoden für die automatische Bewertung der Schweißnaht miteinander zu kombinieren. Das Ergebnis wird in Form eines Indexes für die Qualität der Schweißnaht angegeben. Das kombinierte System beseitigt auch die falsch positiven Ergebnisse, die aus zwei separaten Prozessen resultierten.
Industrielle Prüfung
„Unser Projekt entwickelte die bestehende Technologie weiter und pilotierte diese dann in Zusammenarbeit mit unseren industriellen Partnern“, sagt Jesus Jimenez, Manager für Forschung und Entwicklung sowie Geschäftsentwicklung bei OPTIBLANKS. Das Team validierte die Technologie im Prüf- und Industriemaßstab. „Unser Hauptziel war es, den Mehrwert dieses Ansatzes einem unserer wichtigsten Kunden zu zeigen, und somit Feedback zum Marktpotenzial unserer Lösung zu erhalten, wenn diese auf ein globales Niveau skaliert wird.“ Bei der Installation in die Fertigungslinien für maßgenau geschweißte Bleche unseres Partners übertraf OptiBlanks die aktuellen Lösungen, da eine Fehlererfassungsrate von 100 % erreicht wurde. Das OptiBlanks-System bietet Herstellern auch ein Qualitätskontrollverfahren, das Verbesserungen der Schweißverfahren ermöglicht. Dies wird zu weniger Fehlern und Verschwendung führen. „Darüber hinaus“, sagt Jimenez, „haben wir die erforderlichen Zulassungen für die Kommerzialisierung eingeholt.“ Diese verleihen dem System in den Augen potenzieller Kunden Glaubwürdigkeit; ohne die Zulassungen würden Kunden mit einer Beteiligung zögern. OptiBlanks ist die einzige Lösung, die es vermag, die betreffenden europäischen Normen zu erfüllen. Die Projektmitglieder arbeiten jetzt an der weiteren Integration in Fertigungsanlagen für maßgenau geschweißte Bleche. Die Forschenden haben mit europäischen und amerikanischen Herstellern, die derzeit die EMAT-Ultraschalltechnik verwenden, über Möglichkeiten für die Umsetzung des OptiBlanks-Systems gesprochen. Die Implementierung würde sowohl neue Installationen als auch Aufrüstungen alter Systeme beinhalten. Das Team beabsichtigt zudem die Anpassung der hybriden Prüftechnik auf Branchen außerhalb des Automobilsektors. Es wurden mehrere potenzielle Anwendungsmöglichkeiten ermittelt, die das Team zu verfolgen gedenkt, falls die Industrie hinreichendes Interesse signalisiert. Die OptiBlanks-Prüftechnik ist effektiver als herkömmliche Systeme. Sie ermöglicht die verlässliche Erkennung von Schweißnahtfehlern und hilft Herstellern bei der Verfeinerung ihrer Prozesse. Fahrzeuge werden sicherer und bei ihrer Herstellung fällt weniger Abfall an.
Schlüsselbegriffe
OPTIBLANKS, Schweißnaht, Inspektion, Fehler, Automobil, EMAT, Ultraschalltechnik, Prüftechnik, maßgenau geschweißte Bleche
