09/11/2011 - Design eines Systems zur Erkennung und Kontrolle von Laserschweißfehlern

Menéame

Laserschweißen wird in Bereichen wie der Automobilindustrie eingesetzt, da sie verschiedene Vorteile wie die Automatisierung mit sich bringt. Während des Verfahrens treten jedoch manchmal Mängel auf, wie das Auftreten von Löchern oder das Fehlen von Durchdringung, wenn die Schweißschnur nicht in die gewünschte Tiefe gelangt. Der Ursprung dieser Mängel ist unterschiedlich und kann zum Beispiel zu einem Bruch des Schweißens in späteren Prozessen führen.

Daher haben vier KMU und vier Forschungszentren in fünf europäischen Ländern ein Projekt des Siebten Rahmenprogramms durchgeführt, das die Entwicklung eines Echtzeit-Fehlererkennungssystems und eines damit verbundenen Kontrollsystems vorsieht. An dem Projekt, das CLET genannt wird, beteiligen sich zwei spanisch-löwenische Einrichtungen, das Technologiezentrum Cartif de Valladolid und die burgalesische Pyre Josdan Schweißadura Laser und Fitness.

Sergio Sales, Forscher von Cartif und wissenschaftlicher Projektkoordinator, erinnert daran, dass die Idee aus einer anderen Forschung in Zusammenarbeit mit Renault stammt. "Die Studie versuchte Laserschweißfehler zu erkennen, und wir stellten fest, dass ein solches System kurz war, da es daran gelegen war, dass es auch in der Lage war, auf die Schweißmaschine zu wirken, um Korrekturmaßnahmen durchführen zu können." Da diese Linie durch den Abschluss des Projekts nicht entwickelt werden konnte, beschlossen sie, eine neue Studie auf europäischer Ebene zu beantragen.

Das CLET-Projekt, das im November 2008 begonnen und vor kurzem abgeschlossen wurde, hat sich zwei Hauptherausforderungen gestellt. Der erste Schwerpunkt liegt auf der Entwicklung eines Echtzeit-Fehlererkennungssystems.

"Dafür wählen wir einen recht neuen Studienweg, der auf der Untersuchung des Plasmas basiert, das Laserschweißen in der Laser-Stahl-Interaktionszone erzeugt. In diesem Plasma gibt es freie Elektronen, d.h. Elektronen, die sich von den Bindungen befreit haben, die sie an die Atome binden," erklärt Sales, der sich daran erinnert, dass die Energie dieser freien Elektronen gemessen werden kann und als elektronische Temperatur bezeichnet wird. Die Forscher überprüften im Labor, was bereits in der Literatur gezeigt worden war, dass die elektronische Temperatur mit dem Auftreten von Schweißfehlern zusammenhängt und analysierten, eines davon, die Tiefe der Durchdringung.

Der zweite Teil des Projekts bestand darin, ein Kontrollsystem zu schaffen. "Das System kennt den idealen Wert der elektronischen Temperatur, und es berechnet die Laserparameter in Echtzeit, so dass dieser Messwert dem idealen Wert immer sehr nahe kommt." So wirkt das System nur auf die Schweißleistung, indem es die Leistung des Lasers ändert, um die Durchdringungstiefe zu regulieren.

Verschiedene Arbeitspakete und drei Phasen

Das Projekt umfasste drei Hauptphasen. Der erste Schwerpunkt lag auf der Entwicklung des Sensorsystems, "wo untersucht wurde, wie es entwickelt werden kann, wie die elektronische Temperatur gemessen oder mit den Fehlern in Verbindung gebracht werden kann."

In der zweiten, die Forscher vertieften die Gestaltung des Controllers. "Der wichtigste Teil war hier die Wahl der am besten geeigneten Treiberarchitektur," so der Forscher, der hinzufügte, dass sie dann in die Implementierungsphase überging, die darin bestand, ein Computerprogramm "mit einem physischen Gerät zu erstellen, um zuerst zu messen und zu kontrollieren, in der zweiten." Schließlich wurde die Wirksamkeit des Systems in den Workshops der teilnehmenden KMU auf realer Ebene nachgewiesen.

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