Click&Weld – Steigerung der industriellen Anwendbarkeit des Rührreibschweißens durch ein wissensbasiertes und anwenderfreundliches Bedienkonzept

Im Rahmen des AiF-geförderten Forschungsprojekts „Click&Weld“ wird ein computergestütztes, wissensbasiertes Bedienkonzept für das Rührreibschweißen entwickelt, das vergleichbar mit CAM-Systemen ist, wie sie z.B. in der spanenden Fertigung bereits Stand der Technik sind.

Motivation

Hauptanwender des Rührreibschweißens (FSW) sind aktuell hauptsächlich Großunternehmen, die über den finanziellen Spielraum für Spezialabteilungen mit Fügetechnik-Experten für das FSW verfügen. Zudem finden sich am deutschen Markt wenige spezialisierte Dienstleister, die FSW als Lohnfertigung anbieten. Kleine und mittlere Unternehmen (kmU), die 99% aller deutschen Unternehmen ausmachen, spielen bei der kommerziellen Nutzung des Verfahrens hingegen eine untergeordnete Rolle. Als eine der Ursachen ist hierfür oft die fehlende Expertise zum FSW zu nennen. Der Wegfall der Lizenzkosten nach dem Auslaufen des Patents im Jahr 2015 sowie die weiter steigende Nachfrage nach Aluminium als Konstruktionswerkstoff für Leichtbauanwendungen sorgen jedoch auch im kmU-Bereich für eine steigende Attraktivität des Rührreibschweißens.

Forschungsziel

Zur Erhöhung der Wettbewerbsfähigkeit des Rührreibschweißens soll das Schweißverfahren mit einem neuartigen Bedienkonzept versehen werden. Dabei soll das System den Anwendern mithilfe einer datenbankgestützten Wissensbasis und einer neuartigen CAM-Software sowohl bei der Bahnplanung und -generierung als auch bei der Durchführung der Schweißaufgabe Hilfestellung bieten. Das erforderliche Prozesswissen wird in geeigneter Weise aufbereitet und dem Benutzer bei der Programmierung der Schweißanlagen über eine Prozessdatenbank automatisch zur Verfügung gestellt. So soll es möglich werden, selbst komplexe Bauteilgeometrien schnell und zuverlässig zu fügen. Darüber hinaus soll das System in der Lage sein, eine Beurteilung der Nahtqualität auf Basis der gemessenen Prozessgrößen (Kraft, Drehmoment, Temperatur) durchzuführen.

Lösungsweg

Zum Aufbau des benötigten Prozesswissens für die Prozessdatenbank werden die Zusammenhänge von  Prozessparametern und -größen sowie der Nahtqualität empirisch modelliert und in einer Datenbank hinterlegt. Des Weiteren wird vom Projektpartner eine neue CAM-Software entwickelt, die eine benutzerfreundliche Programmierung der Schweißanlagen erlaubt, wobei automatisch auf die Daten der Prozessdatenbank zugegriffen wird. Abschließend wird eine Vorgehensweise zur effizienten Adaption und Erweiterung der Datenbank auf andere Werkstoffe und Blechdicken entwickelt.

Ergebnisse und Nutzen

Ein wesentliches geplantes Ergebnis des Forschungsvorhabens ist die vereinfachte Handhabung des Rührreibschweißens. Teure Prozessnebenzeiten, wie sie heute bei einer Änderung der Nahtgeometrie durch die aufwendige Parameterfindung entstehen, können verringert werden. Dadurch sind insbesondere kmU in der Lage, auch Kleinserien FSW-geschweißter Bauteile kostengünstig anzubieten.

Dank

Das IGF-Vorhaben 19389 N wird über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.

Laufzeit 01.03.2017–31.08.2019
Projektpartner Institut für Flugzeugbau (IFB) der Universität Stuttgart
Förderer BMWi – Bundesministerium für Wirtschaft und Energie
  AiF – Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen "Otto von Guericke" e.V.
  DVS – Deutscher Verband für Schweißen und verwandte Verfahren e.V.