Lernen beim Schweissen
Weidmüller entwickelt ein Industrial Analytics Tool zur Kontrolle der Rührreibschweissprozesse der Grenzebach Gruppe.
Die international tätige Grenzebach Gruppe und das Elektrotechnik- und Automatisierungsunternehmen Weidmüller arbeiten auf dem Gebiet der Datenanalyse und bei Predictive Maintenance zusammen. Schwerpunkt der Forschung ist die Zustands- und Qualitätsüberwachung der Rührreibschweisstechnologie. Eine individuell angepasste Analysesoftware von Weidmüller monitort dabei den Schweissvorgang und soll in Zukunft Anomalien des Schweissprozesses automatisch erkennen und erfassen.
Innovative Technologie
Beim Rührreibschweissen handelt es sich um ein Pressschweissverfahren. Die Nahtstelle wird nicht geschmolzen; enormer Druck und ein rotierendes Werkzeug erwärmen beim Schweissvorgang das Material, sodass es plastisch verformbar wird. Gleichzeitig verrührt der Werkzeugstift durch Rotation die zu verbindenden Komponenten. Es ermöglicht das Fügen von Leichtmetallen wie Aluminium; daraus entstehen sichere und hitzebeständige Langzeitverbindungen.
Dieses Verfahren zählt zu den stabilsten Schweissverbindungen und wird daher meist an Komponenten der Elektromobilität sowie in kritischen Sektoren wie der Luft- und Raumfahrt verwendet. Verbindungen, die über andere Schweisstechnologien nicht möglich sind, werden durch das Rührreibschweissen verwirklicht. Ein weiterer Vorteil der Technologie: Sie kommt ohne die Bildung von Rauch, Funken oder giftigen Gasen aus.
Doppelte Überwachung für mehr Qualität
An den Anlagen lassen sich die Messungen der Schweissungen einsehen und auswerten.
Die Grenzebach Gruppe bietet Anlagen für dieses Schweissverfahren an. Um Kunden bei Qualitätskontrollen zu unterstützen, erweitert das Unternehmen die Technologie um das Industrial Analytics Tool «AutoML» von Weidmüller. So wird die klassische Kontrolle des Schweissstücks um einen datengetriebenen Ansatz ergänzt, der die Qualität der Schweissung erhöht. «Unsere Kunden sollen mit der bestmöglichen Qualität produzieren und frühzeitig über Abweichungen informiert werden», erklärt Christian Herfert, Senior Vice President Special Technologies, Grenzebach.
Industrial AutoML erfasst während der Schweissung Sensordaten und wertet diese aus. Die umfassen unter anderem die am Werkzeug anliegenden mechanischen Kräfte. Das Analytics Tool bringt die Daten zusammen und verarbeitet sie weiter. Nach Anlernen des Tools mit Hilfe von hunderten Normalschweissungen, erstellt das System Modelle, die in der Lage sind, Schweissabweichungen automatisch zu erkennen. «Unsere Software vergleicht die gemessenen Werte mit den antrainierten Schweissungen. Erkennt die Software eine Abweichung ausserhalb der definierten Parameter, weiss der Bediener, dass etwas nicht in Ordnung ist», erklärt Dr. Daniel Kress, Data Scientist bei Weidmüller.
Mittels einer numerischen Kennzeichnung ordnet Grenzebach jedem Datensatz ein Fabrikat zu. Diese Daten werden Industrial AutoML weitergeleitet, sodass Kunden die Qualität jedes Werkstücks einzeln einsehen und nachverfolgen können. Die zuverlässige Dokumentation von Abweichungen erhöht die Transparenz für die Kunden.
Die junge Technologie zählt noch nicht viele Fachkräfte. Die dort tätigen Mitarbeiter sollen umfangreich unterstützt werden. Fehler, die mit dem blossen Auge nicht erkennbar sind, werden durch die Software detektiert. Diese können bei der Kontrolle der Werkstücke explizit berücksichtig werden, was die Produktqualität erhöht. Die zusätzliche Dokumentation durch Industrial AutoML sichert die Kunden von Grenzebach im doppelten Masse ab.
Eine Partnerschaft für mehr Kundennutzen
Die Grenzebach Gruppe und Weidmüller arbeiten zusammen, damit die Kunden des Schweissmaschinenherstellers Vorteile aus vereinfachten Prozessen ziehen können. Neben der verbesserten Dokumentation der Schweissprozesse ermöglicht Industrial AutoML ausserdem eine zuverlässige, vorausschauende Wartung. Aus den generierten Daten lassen sich in einem weiteren Schritt Machine Learning Paradigmen erstellen, die vollautomatisiert kritische Messungen sowie energieintensive Prozesse erkennen. Im weiteren Vorgehen können diese nach Bedarf des Anwenders in Richtung nachhaltige Produktion weiterentwickelt werden oder als ML-Lösung die Fachkräfte in der Qualität unterstützen. Grenzebach optimiert somit seine Maschinen und rüstet diese entsprechend den gestiegenen Anforderungen an moderne Anlagen auf. So sorgt das Unternehmen für hohe Qualität der Fabrikate bei einem gleichzeitig einfachen Zusammenspiel von Anlagenbediener und Anlage. Kunden können nun auch ohne Data Scientist Mehrwerte aus den anfallenden Daten ihrer Produktion ziehen.
Weidmüller bietet zahlreiche Produkte und Lösungen rund um Industrial IoT und Automation an. «Als ‚Enabler from data to value‘ ist es uns ein Anliegen, unsere Kunden dazu zu befähigen, aus Daten Mehrwerte für sich und ihr Unternehmen ziehen zu können», erklärt Dr. Thomas Bürger, Leiter der Division Automation Products and Solutions bei Weidmüller. Weidmüller stellt seinen Kunden innovative Konzepte zur Datenerfassung, -vorverarbeitung -analyse und -visualisierung bereit.