Verbundvorhaben: ORka3D - Optimierung des Ressourceneinsatzes bei Schweißkonstruktionen durch die automatisierte in-line Lebensdauerbewertung auf Basis von 3D-Scans; Teilvorhaben: Optimierung der Lebensdauerbewertung von systematisch erfassten Schweißnahtgeometrien mit bruchmechanischen Methoden
Zeitraum
2023-06-01 – 2026-05-31
Bewilligte Summe
128.750,71 EUR
Ausführende Stelle
Förderkennzeichen
03EI5019D
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 Blechdicken in zyklisch beanspruchten Bauteilen werden über den geringen Ermüdungswiderstand der Schweißverbindung vorgegeben. Aus 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 zudem die gezielte Nacharbeit. Ziel des Projekts ist der Aufbau eines Konzeptes für ein automatisierbares und anwenderunabhängiges Verfahren zur in-line (oder nachfolgenden) Inspektion und individuellen Lebensdauerbewertung von Schweißverbindungen auf Basis von 3D-Scans. 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. JBO beteiligt sich an dem Vorhaben mit seinen Kompetenzen im Bereich Bruchmechanik, Erfahungen mit Stahlstrukturen im Offshore-Windbereich und der Bereitstellung eines Messgeräts zur Erfassung der Rissausbreitung während der Ermüdungsversuche. In Anlehnung an die Ergebnisse der in-line sowie der probabilistischen Lebensdaueranalyse und basierend auf der Datenbasis werden zahlreiche FE-Untersuchungen zwecks Entwicklung einer ingenieurmäßigen Methode für gängige Anwendungsfälle zur Berücksichtigung von unterschiedlichen Merkmalen der Schweißnahtoberfläche sowie der sich ergebenden Ermüdungsfestigkeit unternommen. Die Ergebnisse der FE-Untersuchungen werden mit zahlreichen Potentialsondenmessungen des Rissfortschritts verifiziert sowie im Anschluss auch auf die Geometrien von Realstrukturen überführt.