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KI-Tiefseeschweißen Forscher entwickeln KI-Schweißroboter für maritime Reparaturarbeiten

Quelle: DFKI Bremen 3 min Lesedauer

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Wenn es um die Instandhaltung im Bereich Hafen, Offshore und anderen maritimen Anlagen durch Schweißen geht, kam man um solide Handarbeit bisher nicht herum. Doch der Fachkräftemangel zwingt zum Umdenken ...

Präziser und hochwertiger! Was man hier in Aktion sieht, ist eine KI-gestützte Möglichkeit für das Schweißen an Anlagen und Einrichtungen unter Wasser. So soll etwa der Fachkräftemangel ausgeglichen werden. Lesen Sie hier, wie man sich das vorzustellen hat ...(Bild: DFKI)
Präziser und hochwertiger! Was man hier in Aktion sieht, ist eine KI-gestützte Möglichkeit für das Schweißen an Anlagen und Einrichtungen unter Wasser. So soll etwa der Fachkräftemangel ausgeglichen werden. Lesen Sie hier, wie man sich das vorzustellen hat ...
(Bild: DFKI)

Der Bedarf an Schweißfachkräften übersteigt derzeit das Angebot jedoch deutlich, wie Experten vom Deutschen Forschungszentrum für künstliche Intelligenz (DFKI) aus Bremen bemerken. Deshalb setzte auch das vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWE) geförderte Projekt Mariow (Maritime AI-Guided & Remote Operated Welding) den Hebel dort an, wo er am besten wirken kann. Denn erstmalig, wie betont wird, haben die daran beteiligten Partner ein robotisches System entwickelt, das Unterwasser-Schweißarbeiten weitgehend autonom ausführen kann. Es soll Arbeitern, die dazu tauchen müssen, also künftig bei körperlich belastenden und risikoreichen Tätigkeiten entlasten und gleichzeitig präzisere sowie gleichmäßigere Schweißnähte – selbst unter schwierigen Sichtbedingungen – anfertigen können, wie man dazu noch erfährt. Zum Projektkonsortium gehörten neben dem DFKI Robotics Innovation Center in Bremen das Institut für Material- und Prozesstechnik sowie das Labor für Autonome Systeme der TH Köln, das Fraunhofer-Institut für Graphische Datenverarbeitung (IGD), die AMT GmbH und die Unterwasserkrause – Mutzeck GmbH.

Bis 6.000 Meter Tiefe präzise und hochwertig schweißen

Das Herzstück des neuen Schweißsystems ist ein am DFKI entwickelter modularer Unterwassermanipulator. Und der Roboterarm ist bis zu einer Tiefe von 6.000 Metern einsetzbar. Er kann in einer Reichweite von zwei Metern agieren und ist an unterschiedliche Einsatzszenarien flexibel anpassbar, wie es weiter heißt. Durch eine Kombination aus dezentraler Gelenkregelung und übergeordneter Bewegungsplanung führe der neuartige Manipulator die Schweißarbeiten auch unter diesen Verhältnissen präzise und wiederholgenau durch. Ein weiteres wichtiges System ist die durch künstliche Intelligenz (KI) gestützte Bestimmung der Schweißbahn. Das vom Fraunhofer IGD entwickelte Stereokamerasystem liefert dazu nun die hochauflösenden Unterwasseraufnahmen direkt am Schweißbrenner. Darauf aufbauend hat das Labor für Autonome Systeme der TH Köln KI-Modelle entwickelt und trainiert, die Schweißstöße sowie deren Start- und Endpunkte autonom erkennen können. Die KI berechne aus diesen Daten anschließend die optimale Bewegung des Roboters.

Mit diesem System kann man bis zu 6.000 Meter unter Wasser das Reparaturschweißen durchführen. Dabei helfen KI-Algorithmen und Stereokameras am Endeffektor des Roboters. Erfolgreich getestet wurde es bereits am DFKI in Bremen.(Bild: DFKI)
Mit diesem System kann man bis zu 6.000 Meter unter Wasser das Reparaturschweißen durchführen. Dabei helfen KI-Algorithmen und Stereokameras am Endeffektor des Roboters. Erfolgreich getestet wurde es bereits am DFKI in Bremen.
(Bild: DFKI)

Ein entscheidender technologischer Fortschritt sei außerdem das Fülldraht-Schweißverfahren, das Unterwasserschweißungen erstmals zuverlässig automatisierbar macht, wie die Experten betonen. Der vom Institut für Material- und Prozesstechnik der TH Köln gemeinsam mit der AMT GmbH entwickelte Prozess „Underwater flux cored arc welding“ (UW-FCAW) ersetzt dabei nun die herkömmlichen Stabelektroden, die sonst bereits nach wenigen Zentimetern Schweißnaht ausgewechselt werden müssen, durch einen kontinuierlichen Draht. Dieser so dann ununterbrochen ablaufende Materialfluss bildet die Grundlage für stabile, kontrolliert herstellbare und reproduzierbare Schweißnähte unter Wasser.

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