Łączenie metod optycznych i ultradźwiękowych w celu kontroli spoin w pojazdach
Producenci samochodów nieustannie dążą do redukcji ich masy, w związku z czym stają się lżejsze i bardziej wydajne w eksploatacji. Jednym ze sposobów pozwalających na zmniejszanie wagi elementów są wsady spawane laserowo. W ramach tej techniki wykorzystuje się laser do wykonania wysokiej jakości spoiny pomiędzy dwoma elementami wykonanymi z płaskiego metalu, zwykle ze stali, o różnych grubościach lub właściwościach. W porównaniu z tradycyjnymi metodami, takimi jak zgrzewanie punktowe, wykorzystanie wsadów spawanych laserowo jest tańsze, zapewnia lepszą precyzję przestrzenną, pozwala na wykonywanie mocniejszych połączeń i jest dużo sprawniejsze. Nie jest to jednak metoda niezawodna i w niektórych przypadkach zdarzają się usterki lub problemy, które mogą prowadzić do zmniejszenia bezpieczeństwa pojazdu i strat materiałowych. Z tego powodu każdy wsad spawany laserowo musi zostać poddany kontroli, co w branży motoryzacyjnej odbywa się z wykorzystaniem dwóch oddzielnych metod. Najczęściej stosowaną metodą jest ultradźwiękowy system kontroli nazywany EMAT od wykorzystywanych w nim elektromagnetycznych przetworników akustycznych, który czasami dopełnia wizyjny system kontroli VIS oparty na metodach optycznych. Oba te systemy mają swoje wady i zalety.
Pierwsze skuteczne połączenie
Uczestnicy finansowanego przez Unię Europejską projektu OPTIBLANKS połączyli obie metody, dzięki czemu ich zalety wzajemnie eliminują wady każdego z tych rozwiązań. Producenci już wcześniej eksperymentowali z takim rozwiązaniem, jednak skutkiem ubocznym jego wprowadzenia były wysokie wskaźniki odrzuceń. W porównaniu z nimi rozwiązanie opracowane w ramach projektu OPTIBLANKS oferuje zintegrowany i znacząco usprawniony proces kontroli. Technologia EMAT pozwala na wykrywanie wewnętrznych wad, takich jak otwory, wklęsłości, wgniecenia lub pęknięcia spoiny. Z kolei system VIS pozwala na wykrywanie powierzchniowych problemów oraz wad, takich jak przesunięcia boczne oraz brak dopasowania. System OptiBlanks wykorzystuje zaawansowane algorytmy przetwarzania do łączenia metod, aby dzięki temu automatycznie oceniać spoiny, a także zaprezentować wynik kontroli w postaci wskaźnika jakości spoiny. Połączenie obu metod kontroli eliminuje również wyniki fałszywie dodatnie, do których występowania mogłoby doprowadzić zastosowanie pojedynczej metody.
Testy przemysłowe
„W ramach projektu rozwijaliśmy istniejące technologie, następnie przetestowaliśmy nasze rozwiązanie we współpracy z naszymi partnerami przemysłowymi”, mówi Jesus Jimenez, dyrektor ds. badań i rozwoju oraz rozwoju biznesu w konsorcjum OPTIBLANKS. Zespół zweryfikował technologię w ramach testów, a także przy wykorzystaniu na skalę przemysłową. „Naszym głównym celem było zademonstrowanie wartości dodanej tego podejścia jednemu z naszych najważniejszych klientów, aby dzięki temu uzyskać informacje zwrotne na temat potencjału rynkowego naszego rozwiązania w przypadku, gdybyśmy zdecydowali się na zwiększenie jego skali i zaoferowanie go na całym świecie”. Po zainstalowaniu systemu na liniach produkujących wsady spawane laserowo, należących do jednego z partnerów projektu, rozwiązanie OptiBlanks pokonało istniejące produkty, wykrywając 100 % usterek. System OptiBlanks stanowi zarazem system kontroli jakości, który umożliwia producentom wprowadzanie usprawnień procesów spawania, co pozwoli na zmniejszenie liczby wad i usterek, a także ograniczenie marnotrawstwa materiałów. Jak dodaje Jimenez, „Dodatkowo udało nam się uzyskać certyfikaty, które są wymagane do komercjalizacji rozwiązania”. Uzyskane certyfikaty uwiarygadniają system w oczach potencjalnych nabywców – bez nich wiele podmiotów zdecydowanie wahałoby się przed jego wdrożeniem. System OptiBlanks jest jedynym rozwiązaniem, które jest w stanie spełnić odpowiednie normy europejskie. Obecnie członkowie konsorcjum projektu pracują nad dalszą integracją systemu z liniami produkującymi wsady spawane laserowo. Badacze omawiali również możliwości wdrożenia systemu OptiBlanks u europejskich i amerykańskich producentów wykorzystujących w procesie produkcji technologię kontroli EMAT, zarówno w formie nowych instalacji, jak i przebudowy istniejących systemów. Zespół planuje również dostosowanie technologii kontroli hybrydowej do potrzeb branż innych niż motoryzacyjna. Dotychczas uczestnikom projektu udało się zidentyfikować szereg potencjalnych zastosowań nowego rozwiązania, jednak podjęcie prac nad ich realizacją będzie uzależnione od zainteresowania ze strony podmiotów przemysłowych. Technologia kontroli OptiBlanks charakteryzuje się skutecznością przewyższającą konwencjonalne systemy, pozwalając na wykrywanie problematycznych spoin oraz umożliwiając producentom doskonalenie procesów. Dzięki temu rozwiązaniu samochody staną się bezpieczniejsze, a ich produkcja będzie wiązać się z mniejszym marnotrawstwem materiałów.
Słowa kluczowe
OPTIBLANKS, spoina, kontrola, wsady spawane laserowo, wady, motoryzacja, EMAT, technologia ultradźwiękowa, technologia kontroli
