ShearTest

Projektbeschreibung

In der industriellen Fertigung und Montage werden viele punktförmige Fügeverbindungen hergestellt. Ein häufig eingesetztes Fügeverfahren zum Schweißen von metallischen Werkstoffen ist das Widerstandspunktschweißen (RP), welches besonders in der Automobilindustrie in der Fließbandfertigung breite Verwendung findet. So liegt die Anzahl punktuell gesetzter Schweißverbindungen bei 3000 – 5000 pro Autokarosserie. Gründe für die Wahl des Verfahrens liegen in den kurzen Prozess- und somit den hohen Taktzeiten, die mit dem Verfahren erzielt werden. Neben der hohen Produktivität führt ein geringer Bauteilverzug durch die Schweißwärme sowie eine sehr gute Automatisierbarkeit zu einer weiten Verbreitung dieses Schweißverfahrens in der Produktion.

Aktuell wird die Qualitätssicherung in der Automobilindustrie meistens durch zerstörende Verfahren durchgeführt, bei dem stichprobenartig einzelne fertig zusammengebaute Fahrzeugkarosserien metallografisch untersucht werden. Diese können, bedingt durch den Prüfprozess, nicht mehr in den Produktionsprozess zurückgeführt werden und sind Prüfschrott. Zudem ist die zerstörende Prüfung ein zeitaufwendiger Prozess, sodass ein eventuell entstandener Fehler erst nach einiger Zeit detektiert wird. Die in der Zwischenzeit produzierten Karosserien müssten dann aufwendig nachgearbeitet oder als Ausschuss verworfen werden. Neben der bereits eingesetzten zerstörenden Prüfung wird von Seiten der Industrie zunehmend nach einem zerstörungsfreien Prüfverfahren gesucht, welches in der Lage ist, jede der gesetzten Schweißverbindungen direkt im Fügeprozess zu überprüfen. Zurzeit existieren jedoch keine zerstörungsfreien Prüfverfahren, die die geforderten Bedingungen wie Messdauer, Kosteneffizienz des Verfahrens, Möglichkeit der Implementierung in den Fertigungsprozess ohne zusätzlichen Prüfstationen sowie einfache Interpretation der Messergebnisse hinreichend erfüllen.

Das Forschungsvorhaben verfolgte das Ziel, unter Verwendung der Shearografie einen Prototyp des Messsystems zu entwickeln, der für die Qualitätssicherung beim Widerstandspunktschweißen geeignet ist. Die Notwendigkeit einer externen Energieeinbringung durch Induktion sollte geprüft werden und die Funktionsfähigkeit des Prototyps an der Schweißanlage nachgewiesen werden. Zur Umsetzung der Projektziele wurden zahlreiche Untersuchungen zur Analyse charakteristischer Signalverläufe bei erhobenen Messdaten durchgeführt. Anhand der Ergebnisse konnten Methoden und Merkmale zur Detektion festigkeitsrelevanter Unregelmäßigkeiten definiert werden.

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