Retrofit mit IoT-Multisensornetzwerk
Sensorfusion für das Aufrüsten einer Laserauftragsschweißanlage zur Verbesserung der Qualität
Um was geht es in dem Projekt?
Modernes Auftragsschweißen ist eine zunehmend eingesetzte Fertigungstechnologie. Der Kunde in dieser Case Study nutzt dieses additive Verfahren für die Erzeugung komplexer Strukturen aus Stahl. Für den Bearbeitungsprozess setzt der Kunde einen Schweißroboter ein. In der Herstellung der Strukturen treten immer wieder Fälle von schwankender und unzureichender Qualität auf. Diese soll im Projekt durch prädiktives Überwachen des Prozesses verbessert werden. Zum Einsatz wird ein orbit-IoT-Multisensornetzwerk kommen, welches in Realtime die Daten in der Cloud zur Auswertung zur Verfügung stellt. Auf Basis dieser Auswertung können dann Reaktionen rechtzeitig erfolgen.
Herausforderung
Das Laserauftragsschweißen ist ein Prozess, der Pulvermaterial verwendet, welches durch einen Laser an der Auftragsstelle geschmolzen wird. Damit ergibt sich ein Zuwachs an Stahl. Der Prozess ist staubig, erzeugt starke Wärme und Lichteffekte und setzt teilweise weitere Emissionen frei.
Das Ziel des Projektes ist es, unter diesen Bedingungen die Qualität des Auftragsprozesses gleichbleibend und hoch zu sichern. Der Bearbeitungsprozess und damit die Qualität ist von Umgebungsbedingungen abhängig. Die Beschaffenheit des Pulvers ist einer der qualitätsbestimmenden Faktoren. Umgebungsbedingungen wie Temperatur, Druck, Feuchtigkeit, Luftschadstoffe im Pulver und an der Schweißstelle sind deshalb besonders wichtig zu erfassen. Der Einfluss der Bedingungen ist bisher nicht ausreichend vorhersagbar, so dass die Qualität schwankt. Resultat ist ein Bearbeitungsprozess, bei dem das hergestellte Produkt unter Umständen nicht verwendet werden kann.
Unsere Senorsysteme können völlig frei und autark platziert werden. Das Gateway und die einzelnen Sensorknoten mit 9+ Sensoren bieten so die maximale Flexibilität um sich den bestehenden Anforderungen anzupassen.
Lösung
Die nachträgliche Platzierung von IoT-Multisensoren in einem Sensornetzwerk bietet hier einen Ansatz zur Lösung. In der Pulverlagerung, in Pulverdosierung, am Schweißroboterarm, am Werkstückträger und in der Raumumgebung wurden die orbit-Multisensoren mit jeweils 9 Sensorparametern angebracht. Somit war an jeder Stelle die Erfassung aller wichtigen Parameter möglich. Die Multisensoren monitoren kontinuierlich die Bedingungen der Umgebung und der Lagerung des Materials sowie im Fall der Bearbeitung den laufenden Prozess.
Die Daten werden direkt im orbit-Gateway aufgenommen und an die Cloud gesendet. Maschinenlernende Algorithmen können die Sensordaten in verwertbare Informationen transferieren. Die künstliche Intelligenz schafft tiefe Einblicke und Voraussetzung für objektive Entscheidungen. Auswertedaten können direkt in Steuerprozesse einfließen.
Ergebnisse
Mit dem ausgebrachten Multisensornetzwerk kann die Materialqualität des Rohmaterials sehr gut überwacht werden. Auch die Materialqualität sowie die Bedingungen während des Auftragsprozesses sind erfassbar. Kenntnisse in Materialqualität können in die Steuerung einfließen. Zudem können insbesondere auch Emissionen aufgezeigt und die Arbeitsbedingungen am Arbeitsplatz überwacht werden.
Zusätzliche Informationen über Bewegungsabläufe des Roboters können die Effektivität des Prozesses bewerten. Uneffektive Bewegungsabläufe werden sichtbar und können in die Optimierung des Ablaufes einfließen.
Abschluss
Die Qualität des Prozesses beim Kunden konnte sichtbar verbessert werden. Bei kritischen Bedingungen kann auf Basis der aktuellen Sensorwerte eine spezielle Vorbehandlung des Materials und die Anpassung der Prozessparameter bei der Bearbeitung die Qualität sichern. Unnötige Prozesszeiten mit minderwertiger Qualität sind somit vermeidbar. Durch die zusätzlichen Informationen vom Roboter während des Bearbeitungsprozesses konnte dieser effektiver gesteuert und somit z.B. der Energieverbrauch verbessert werden.
Kontakt
Verschaffen auch Sie sich mehr Einblick in Ihre Prozesse und handeln Sie nachhaltig. Mit dem IoT-Multisensornetzwerk und dem IoT-Service von orbit gelingt Ihnen das im Handumdrehen.