Verbundvorhaben: ORka3D - Optimierung des Ressourceneinsatzes bei Schweißkonstruktionen durch die automatisierte in-line Lebensdauerbewertung auf Basis von 3D-Scans; Teilvorhaben: Entwicklung von Algorithmen zur automatisierten Auswertung von gescannten Schweißnähten und einer zuverlässigen Lebensdauerbewertung
Zeitraum
2023-06-01 – 2026-05-31
Bewilligte Summe
811.828,36 EUR
Ausführende Stelle
Förderkennzeichen
03EI5019A
Leistungsplansystematik
Ressourceneffizienz und zirkuläre Wirtschaft (Querschnittsaktivitäten) [EA3340]
Verbundvorhaben
Zuwendungsgeber
Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK.IIB5)
Projektträger
Forschungszentrum Jülich GmbH (PT-J.ESI5)
Förderprogramm
Energie
Manuelles oder automatisiertes Schweißen ist in der metallverarbeitenden Industrie das maßgebende Fertigungsverfahren. Aufgrund ihrer geringeren Ermüdungsfestigkeit und Lebensdauer im Vergleich zum Grundwerkstoff stellen Schweißverbindungen immer strukturelle Schwachpunkte dar. Die benötigten Blechdicken in geschweißten und zyklisch beanspruchten Bauteilen und Konstruktionen und der damit verbundene Ressourcenbedarf werden dabei stets über den geringen Ermüdungswiderstand der Schweißverbindung vorgegeben. Ein wesentlicher Anteil daran ist maßgeblich auf die Kerbwirkung bzw. Spannungskonzentration am Schweißnahtübergang zurückzuführen. Aus zahlreichen Untersuchungen ist bekannt, dass die lokale Nahtgeometrie in hohem Maße für die Ermüdungsfestigkeit der Verbindung relevant ist und Risse von einzelnen Schwachstellen mit hoher Kerbwirkung initiieren. Die Identifizierung von geometrischen Schwachstellen mit hoher Kerbwirkung ermöglicht deren Bewertung und zudem die gezielte Nacharbeit. Ziel des Projekts ist der Aufbau eines Konzeptes für ein automatisierbaren und anwenderunabhängiges Verfahren zur in-line (oder nachfolgenden) Inspektion und individuellen Lebensdauerbewertung von Schweißverbindungen auf Basis von 3D-Scans zu entwickeln. Besonderes Augenmerk wird auf die Erarbeitung einer technischen Lösung zur Erstellung von 3D-Scans und deren Auswertung an Schweißverbindungen aus Baustahl (S355) durch Metallaktivgasschweißen (MAG) gelegt. Das Fraunhofer IWM und LBF entwickeln ein effizientes Verfahren zur Detektion von Stellen mit hoher Spannungskonzentration durch künstliche neuronale Netze (KNN), sowie der Ableitung von geometrischen Daten für die Lebensdaueranalyse direkt aus ermittelten 3D-Rohdaten. Dies ermöglicht die individuelle Bewertung von Schweißverbindungen auch für komplexe Oberflächengeometrie, die bisher in Regelwerken nicht explizit berücksichtigt werden und trägt maßgeblich zur effizienteren Ressourcennutzung und Blechdickenreduktion bei.