Nahtverfolgung Zuverlässige Qualitätssicherung bei Lichtbogenschweißen im laufenden Prozess

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OCT-Technologie soll präzise Nahtverfolgung und -inspektion in einem Zug ermöglichen.

Lessmüller Lasertechnik erweitere sein Lösungsangebot um die automatisierte Schweißnahtprüfung für das Lichtbogenschweißen. Das Sensoriksystem OCT 250 stand-alone nutze die optische Kohärenztomographie (OCT) als Messverfahren für eine kontinuierliche Nahtverfolgung und Schweißnahtinspektion in Echtzeit für automatisiert geführte MSG-Schweißprozesse.

Präzisere Prozessüberwachung im MSG-Schweißen

Die Vorteile für Anwender: OCT-Verfahren seien deutlich präziser als klassische Kameratechnik, der Aufwand für nachlaufende Qualitätskontrolle reduziere sich erheblich und die komfortable Anwender-Software ermögliche zudem die Auswertung und Dokumentation von Analysedaten. Die Produktivität steige und der Ausschuss kann messbar verringert werden.

Lichtbogenschweißen, oder MSG-Schweißen (Metall-Schutzgas-Schweißen), sei in der metallverarbeitenden Industrie, im Container- und Behälterbau, im Maschinenbau, im Schienenfahrzeug- und Schiffsbau aber auch in der Möbelindustrie und anderen Branchen weit verbreitet.

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Das Verfahren ermögliche das Fügen dünner Bleche ebenso wie von Bauteilen mit Materialstärken von bis zu 60 Millimetern und werde im Industrieumfeld häufig vollautomatisch und robotergeführt eingesetzt.

Um die Produktivität des automatisierten MSG-Schweißens signifikant zu verbessern und um Ausschuss zu reduzieren, der durch eine unzureichende Verschmelzung der Schweißverbindungverursacht wird, müsse der Schweißprozess präzise gesteuert werden, so der Hersteller. Aufgrund der hohen Anforderungen des robotergeführten MSG-Schweißens gelten laut Lessmüller bisherige Prozessüberwachungssysteme – mit Laserprojektor und CMOS-Kamera – oft als unzureichend. Die OCT-Technologie von Lessmüller Lasertechnik ermögliche jetzt erstmals eine effiziente Qualitätssicherung im Lichtbogenschweißen.

Dossier Werkzeugbau

Stanztechnik

Mehr Genauigkeit, bessere Nachverfolgung und erhebliche Zeitersparnis

Ähnlich wie im Laserstrahlschweißen ermögliche die Schweißsensorik OCT 250 stand-alone auch im automatisiert geführten MSG-Schweißen die vorlaufende Nahtverfolgung sowie die nachlaufende Nahtinspektion im laufenden Schweißprozess. Der OCT-Sensor sei außerdem völlig lichtunempfindlich. Er arbeite zuverlässig und hochpräzise trotz Lichtbogen, Umgebungsbeleuchtung und reflektierenden Schweißspritzern. Diese Unempfindlichkeit erlaube es, die Messlinien viel näher an den TCP (Tool Center Point) zu legen und damit passive Verfahrwege, also Nebenzeiten, zu reduzieren.

Der OCT-Scanner könne direkt an einen robotergeführten Schweißbrenner montiert werden. Zur Prozessüberwachung projiziere das System zwei OCT-Scanlinien nahe des Schweißbereichs. Die erste, vorlaufend zur Werkzeugspitze, erfasse die zu schweißende Geometrie und vermesse, wenn nötig, die Maße der Spalte. Die zweite Scanlinie laufe hinter der Brennerdüse (nach dem Lichtbogen) und taste die Schweißraupe ab. Hierbei sollen quantitative und qualitative Daten, wie Schweißnahtlänge, Profil, Breite, Fläche und Kehle der Schweißraupe, Konvexität und Konkavität der Nahtoberfläche, Hinterschnitte und andere Defekte sowie an der Oberfläche liegende Porositäten und Krater erfasst und abgebildet werden.

Durch die eigenentwickelte Anwendersoftware können laut Hersteller alle Daten zur Qualitätssicherung von Nahtführung und -inspektion komfortabel visualisiert, ausgewertet und zur Nachverfolgung archiviert werden. Die Client-Software könne auf Basis der vorlaufenden Nahtverfolgung Steuerungsbefehle via Feldbus an die Maschinen- beziehungsweise Robotersteuerung ausgeben und den Programmablauf des Roboters korrigieren. So ließen sich beispielsweise Versätze, der Schweißwinkel oder eine Kombination aus beidem anpassen und individuell auf den jeweiligen Verbindungstyp sowie die Spalt- und Überlappungsgröße abstimmen. Die Auswertung der nachlaufenden Nahtinspektion erlaube den Abgleich mit vordefinierten Toleranzen und könne bei Erkennung kritischer Fehler die Bauteile als Ausschuss kennzeichnen und sogar den Schweißprozess abbrechen. Damit enfalle der Aufwand zusätzlicher, nachgeschalteter Qualitätskontrollen.

Die OCT 250 stand-alone Sensorik stelle eine effiziente, platzsparende und einfach zu integrierende Prozess- und Qualitätsüberwachung für automatisch geführtes MSG-Schweißen dar, die sich in kurzer Zeit amortisiere. Laut Lessmüller könnnen Anwender Produktionsausfälle vermeiden, eine hohe Schweißqualität sicherstellen und die Produktivität ihrer Schweißprozesse steigern. Weitere Kontrollmaßnahmen könnten reduziert und wertvolle Arbeitszeit eingespart werden. Die Zuverlässigkeit und Industrietauglichkeit des Systems soll in mehreren Testanwendungen bei Forschungsinsituten und bei Tier 1 Automobilzulieferern bereits erfolgreich unter Beweis gestellt worden sein.

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