Problematik
Für eine erfolgreiche Anwendung von Künstlicher Intelligenz (KI) in der Schweißtechnik müssen zunächst umfangreiche Datensätze aufgebaut, validiert und präzise gelabelt werden. Beim Labeln geht es darum, spezifische Qualitätskenngrößen, wie beispielsweise die Zugfestigkeit oder das A-Maß, den entsprechenden Prozessdaten zuzuordnen. Dieser Schritt stellt eine besondere Herausforderung dar, da es in der Datenaufnahme und Sensorfusion zu Problemen wie unterschiedlichen Sampleraten, fehlender Zeitsynchronität, sowie Schwierigkeiten bei der Datenfusion und beim Labeling der Sensordaten kommen kann.
Die Kombination aus spezialisierter Sensorik, Qualitätsprüfmethoden, Datenloggern, Datenbankinfrastruktur und der notwendigen fachkundigen Überwachung und Durchführung ist im laufenden Produktionsbetrieb meist nur aufwändig zu realisieren. Ein weiteres Hindernis zu Projektbeginn ist die Unsicherheit darüber, welche physikalischen Wirkzusammenhänge und damit welche Sensordaten die besten Vorhersagen zu den gewünschten Qualitätskenngrößen liefern.
In dieser Hinsicht bietet die Testumgebung „Schweißtechnik“ von ProKI-Ilmenau Unternehmen signifikante Vorteile, insbesondere für Verfahren wie das Lichtbogen(additiv)schweißen, Rührreib(punkt)schweißen, Laserstahlschweißen, Ultraschallschweißen und Widerstandspunktschweißen, sowie verwandte Verfahren.
Lösung
Mithilfe der Testumgebung Schweißtechnik ist folgendes für KMU möglich:
Diese Umgebung ermöglicht es, Machbarkeitsstudien zu bestehenden Ideen zu erstellen, wodurch Unternehmen den Umsetzungsaufwand besser abschätzen und mögliche Fallstricke frühzeitig erkennen können. Zudem wird die Identifikation von physikalischen Wirkzusammenhängen in Schweißprozessen erleichtert, deren Einfluss auf die Qualitätskenngrößen untersucht und die Verwertbarkeit für KI-Anwendungen bewertet.
Die Testumgebung bietet darüber hinaus die Möglichkeit einer zeitsynchronen Datenerfassung und -vorverarbeitung, unterstützt durch die genaue Kenntnis der internen Messlatenzen der installierten Sensorik. Auch die Validierung bestehender Datensätze kann in dieser Umgebung effizient durchgeführt werden. In Kooperation mit dem Thüringer Rechenzentrum ermöglicht der Zugang zu leistungsfähigen Rechenclustern die echtzeitnahe Verarbeitung komplexer Datenbestände, was für die Anforderungsabschätzung und spätere Anwendung im Produktionsbetrieb von großem Nutzen ist. Zudem ist es möglich, Datensätze mit Ergebnissen aus umfangreichen zerstörenden Prüfverfahren zu verknüpfen.
Vorteile für KMU
Für kleine und mittelständische Unternehmen (KMU) bietet diese Testumgebung zahlreiche Vorteile: Maschinenkapazitäten können freigehalten werden, während Machbarkeitsstudien außerhalb des Produktionsbetriebs durchgeführt werden können, um den Aufwand für die tatsächliche Implementierung in der Produktion sowie die notwendigen Datenmengen besser abschätzen zu können. Die räumliche Nähe und Verfügbarkeit von nicht in Fertigungsprozesse eingebundenen Sensor- und Prüfvorrichtungen ist ein weiterer Pluspunkt. Fachpersonal steht zur Prozesskontrolle bereit und unterstützt den oft iterativen Prozess der Datenvor- und Weiterverarbeitung. Zusätzlich bietet die Testumgebung Möglichkeiten, komplexe Prozessdiagnostik bei unvorhergesehenen Effekten einzusetzen und die Simulation von Grenzbedingungen für Sensorik, Datenpipeline und Qualitätsprognose zu erleichtern. Dies ermöglicht eine fundierte Bewertung der Robustheit der KI-Anwendung, bevor diese in den produktiven Einsatz überführt wird.
Ihre Ansprechperson zum Thema Testumgebung Schweißtechnik:
Kai Ehlich, M. Sc.
Fachgebiet Fertigungstechnik
Telefon: +49 (0) 3677 – 69 3867
Mail: kai.ehlich@tu-ilmenau.de
