Digital Wolfram
Das Ziel ist die Entwicklung von Digital Wolfram (DW), einem integrierten, hard- und softwarebasierten Expertensystem speziell zum Wolfram-Inertgas-Schweissen (WIG-Schweissen) für die Überwachung und Optimierung der Prozesse.
Steckbrief
- Lead-Departement Technik und Informatik
- Institut Institut für Drucktechnologie IDT
- Förderorganisation Innosuisse
- Laufzeit (geplant) 01.02.2023 - 31.01.2025
- Projektverantwortung Prof. Dr. Annette Kipka
- Projektleitung Prof. Dr. Annette Kipka
- Projektmitarbeitende Melike Türkes
- Partner Wolfram Industrie GmbH
- Schlüsselwörter Wolfram-Inertgas-Schweissen, WIG, Echtzeitüberwachung, maschinelles Lernen, Prozessoptimierung
Ausgangslage
Obwohl Wolfram-Inertgas-Schweissen (WIG-Schweissen) eine sehr hochwertige Metallverbindungstechnik ist, beruhen kritische Schweissnahtqualitäts- und Kostenaspekte wie der rechtzeitige Austausch der abbauenden Wolframelektrode bisher auf reinen Erfahrungswerten. Trotz des breiten Spektrums an verfügbaren Sensortechnologien, Inline-Datenerhebungs- und Echtzeit-Signalverarbeitungsmöglichkeiten fehlt es den verfügbaren Überwachungstools im Allgemeinen an der nötigen «Intelligenz», um z. B. mithilfe von Echtzeitdaten der elektrischen Spannung schlechte Lichtbogenzündungen zu erkennen, die auf eine verschlissene Elektrode hinweisen. Wolfram Industrie Schweiz, die WIG-Schweissprozesse für Kunden aus der Luft- und Raumfahrt sowie aus der Nuklear- und der Halbleiterindustrie optimiert, sah sich deshalb veranlasst, diese in ihrem hauseigenen Labor auf einer grundlegenderen, wissenschaftlichen Ebene zu untersuchen. In Zusammenarbeit mit Partnern der BFH und der ZHAW konnte sie durch den Vergleich der elektrischen Spannung mit optischen und akustischen Emissionswerten verschiedene Prozessunregelmässigkeiten feststellen.
Vorgehen
Digital Wolfram wird daten- und regelbasierte Modelle des maschinellen Lernens einsetzen, um Echtzeitsensordaten zu analysieren, Unregelmässigkeiten zu erkennen und entsprechende Massnahmen vorzuschlagen. Die eingesetzten Modelle werden unter kontrollierten Bedingungen mit hausinternen Sensordaten trainiert, die mit umfangreichen Schweissnahtqualitäts- und Elektrodenalterungscharakterisierungen der ZHAW und BFH ergänzt werden. Für eine maximale Zuverlässigkeit wird Digital Wolfram einzigartige Funktionen liefern, so etwa die Messung der Spannung während der Lichtbogenzündungsphase mittels eigener Hardware. Drei wichtige Kunden werden als Beta-Tester und frühe Anwender fungieren.
