Schweißzukunft Künstliche Intelligenz spart bei Schweißprojekten Aufwand und Zeit

Autor / Redakteur: Peter Königsreuther / Nico Litzel

Das Technologie-Institut für Metall und Engineering (TIME) kooperiert unter anderem mit der Uni Siegen, um das Schweißen „clean and digital“ zu machen. Folgendes steckt dahinter.

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Künstliche Intelligenz für Schweißarbeiten: Nach Simulation und KI-Optimierung können die Projektdaten an einen Schweißroboter übertragen werden, der das Bauteil schneller und sauberer verschweißt als ein Fachmann. Experten am TIME in Wissen/Sieg arbeiten daran
Künstliche Intelligenz für Schweißarbeiten: Nach Simulation und KI-Optimierung können die Projektdaten an einen Schweißroboter übertragen werden, der das Bauteil schneller und sauberer verschweißt als ein Fachmann. Experten am TIME in Wissen/Sieg arbeiten daran
(Bild: TIME)

Der Europäische Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) ist das wichtigste Instrument der Regionalförderung der Europäischen Union. Bald startet ein Digitalisierungsprojekt in der Region Westerwald/Siegerland mit seinen 3.000 Metallbaubetrieben, bei dem die Schweißtechnik im Fokus steht. Hinter dem das Projekt bezeichnende Akronym „exoKIwe“ verbirgt sich „exploration of KI in welding“ – also die Erprobung von Künstlicher Intelligenz (KI) in der Schweißtechnik. Ziel des Vorhabens ist die wissenschaftliche Untersuchung, inwieweit besonders bei kleinen Losgrößen durch eine KI-basierte Voraussage der Schweißparameter eine verbesserte Schweißnahtqualität und somit eine höhere Fertigungseffizienz und Produktqualität erreicht werden kann. Das TIME aus Wissen hat hier die Führung übernommen und kooperiert mit dem Land und der Uni Siegen.

Jede schweißtechnische Verbesserung schlägt positiv ein

Weil es sich beim Schweißen quasi um eine Hightech-Querschnittstechnologie mit sehr vielen Anwendungsmöglichkeiten und entsprechender Bedeutung für die Industrie handle, löse jede Verbesserung eine große Breitenwirkung auf die Zukunftsfähigkeit von schweißenden Unternehmen aus. Damit einher gehen enorme ökonomische und ökologische Einsparpotenziale, ist sich der TIME-Geschäftsführer, Dr. Ralf Polzin, sicher. Die Automatisierung und Digitalisierung in der Schweißtechnik werde besonders für die vielen klein- und mittelständigen Unternehmen in der Region immer wichtiger werden, damit sie dem Facharbeitermangel begegnen und wettbewerbsfähig bleiben können. Polzin macht klar: „Wir bauen dabei keine Luftschlösser, sondern setzen auf dem vorhandenen, fundierten Schweißprozessverständnis, der Werkstoffkunde und der schweißgerechten Konstruktion auf.“

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Lieber simulieren als aufwendig und teuer testen

Einen weiteren Beitrag zur Digitalisierung soll die Anwendungsforschung und Erprobung der Schweißstruktur-Simulation leisten. In der Praxis bedeutet dies: Aufwendige Schweißversuche sollen durch numerische Simulationen ersetzbar werden. Denn Digitalisierung und Automatisierung funktionieren nur, wenn Simulationen die Praxis ausreichend gut wiedergeben. Die Schweißstruktur-Simulation ermöglicht sogar die Berechnung des Gefüges nach dem Schweißen. Dr. Polzin. „Darüber hinaus wird sich ein Vorhaben mit der Entwicklung hybrider Werkstoffmodelle für die Traglast- und Crash-Simulation beschäftigen, da die Crash-Simulation die mehrphasige heterogene Materialstruktur nach dem Schweißen bisher nicht verwenden kann.“

Cluster-Initiative „Welding Valley“ soll digitale Standards liefern

Das TIME, heißt es, beherrscht sowohl das reale Schweißen als auch die Simulation. Also können die Experten auch verlässlich validieren, ob Theorie und Praxis übereinstimmen. Denn TIME gehöre zu den wenigen Einrichtungen in Deutschland, die sich überhaupt mit der Schweißstruktur-Simulation beschäftigten. Wer Prozesse simulieren kann, spart massiv bei praktischen und teuren Versuchen, unterstreicht der TIME-Projektleiter Moritz Wirth. Im Institut steht auch das komplette nötige Equipment zur Verfügung. Das spanne sich über manuelle und mechanisierten Schweißsysteme bis zum automatisierten Schweißen per Cobot und Roboter. Mit der Uni Siegen arbeitet TIME auch auf dem Gebiet des 3D-Drucks von Metallen. Außerdem engagiert sich das Institut in der Cluster-Initiative „Welding Valley“, an dem sich bereits über 160 Unternehmen beteiligen. „So wollen wir anerkannte technischer Standards schaffen, die für die durchgängige, echtzeitnahe Digitalisierung aller relevanten Informationsprozesse nötig sind. Und zwar während und nach dem Schweißen“, so Polzin abschließend.

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