Drei Hauptursachen definieren in der Regel unzureichende Präzision und Konstanz im Bereich des automatisierten Schweißens: mechanische Systemfehler, thermische Verformungseffekte und Schwankungen der Prozessparameter. Während neue intelligente Schweißsysteme diese Probleme ganzheitlich lösen müssen, konzentrieren sich herkömmliche Methoden meist auf ein Bauteil. Nach unseren Untersuchungen sind thermische Verformungen für etwa 42 % der Schweißpfadabweichungen verantwortlich, mechanische Positionierungsfehler für 31 % und instabile Prozessparameter für die restlichen 27 %.
Dynamische Kompensationstechnologie: Neuartige Lösung
1. Die Integration einer Infrarot-Wärmebildkamera und eines Wegsensors erstellt ein mathematisches Modell des Schweißtemperaturfelds und der Verformung und ermöglicht so eine dynamische Routenkorrektur. Mit diesem Ansatz konnte ein Hersteller von Automobilteilen die Schweißverformung um 68 % reduzieren.
2. Mithilfe maschineller Lerntechniken zur Untersuchung der Wellenformeigenschaften von Schweißstrom und -spannung ändert das adaptive Prozesssteuerungssystem automatisch die Drahtvorschubgeschwindigkeit und den Schutzgasdurchfluss. Das reale Szenario zeigt, dass das System die Schwankungsbreite der Parameter auf ± 1,5 % senken kann.
3. Die Entwicklung einer Roboterhaltungskalibrierungstechnologie auf Basis von Lasertrackern in Kombination mit einem inversen Kinematik-Kompensationsalgorithmus wird dazu beitragen, die wiederholte Positionierungsgenauigkeit auf ± 0,03 mm zu verbessern.
Erstellen Sie ein digitales Zwillingssystem für die Schweißqualität, stellen Sie mehrdimensionale Daten des Schweißvorgangs zusammen (akustische Lichtbogenemission, Bild des Schmelzbades, Spektralinformationen usw.) und nutzen Sie tiefe neuronale Netze, um Schweißfehler vorherzusagen. Nach der Anwendung dieses Systems durch ein bestimmtes Luft- und Raumfahrtunternehmen stieg die Rate der einmaligen Schweißzertifizierungen von 92 % auf 99,3 %.
Um Fernüberwachung und Echtzeiteingriffe in den Schweißprozess zu ermöglichen, wird die nächste Generation intelligenter Schweißsysteme 5G-Echtzeitübertragung, Edge-Computing und Augmented-Reality-Technologien kombinieren. Es wird vorhergesagt, dass Präzisionsmesstechnik auf Basis von Quantensensorik gleichzeitig die Schweißgenauigkeit auf den Submikrometerbereich steigern wird.
Durch die oben beschriebenen technologischen Entwicklungen bietet das automatisierte Schweißen nicht nur eine zuverlässigere Prozessbasis für eine intelligente Produktion, sondern erreicht auch eine bessere Genauigkeit und Konsistenz. Basierend auf den individuellen Produkteigenschaften sollten sich Unternehmen für einen geeigneten Weg zur technologischen Weiterentwicklung entscheiden und schrittweise ein intelligentes Qualitätssicherungssystem für das Schweißen aufbauen.