Das Rührreibschweißen (engl. Friction Stir Welding, FSW) verbindet Bleche, ohne sie aufzuschmelzen. Ein rotierendes Werkzeug mit speziellem Stift, dem Pin, wird in den Stoß zweier Werkstücke gedrückt. Durch die Reibung wird das Material plastisch und durch das Werkzeug vermischt. Ob die Naht gelingt, hängt von Druck, Drehzahl und Vorschubgeschwindigkeit ab. Eine automatische Kontrolle der Rührreibschweißnaht zeigt, wann diese Parameter nachjustiert werden müssen.
Woran sich eine gute Rührreibschweißnaht erkennen lässt
Auch wenn das Verfahren ohne Schmelze auskommt, gibt die Nahtoberfläche deutlich Auskunft über den Prozess. Eine einwandfreie Naht zeichnet sich durch drei Merkmale aus:
- Nicht zu rau: Die Oberfläche ist gleichmäßig und ohne grobe Unebenheiten.
- Kein Grat: An den Seiten der Naht tritt kein Material als Grat aus.
- Gleichmäßiges Muster: Das Werkzeug, der Rührreibfräser, hinterlässt ein regelmäßiges Fräsmuster.
Weicht das Muster ab oder bildet sich Grat, passen Drehzahl und Vorschub nicht zum Material und zur Situation.
Vom Messwert zur Prozessanpassung
Ein 2D-/3D-Profilsensor MLSL131 erfasst die Nahtoberfläche per Lasertriangulation als Höhenprofil. Aus den Profilen lassen sich das Fräsmuster und ein eventuell entstehender Grat an den Nahträndern erkennen. Die Auswertung übernimmt die Machine Vision Software uniVision.
Der eigentliche Mehrwert entsteht durch das selbstlernende System: Es bewertet das erkannte Muster und passt daraufhin Drehzahl und Vorschubgeschwindigkeit an. Die Kontrolle der Rührreibschweißnaht wird so vom reinen Prüfschritt zum Regelkreis, der den Prozess Schritt für Schritt verbessert.
Die Hardware im Überblick
| Komponente | Aufgabe |
|---|---|
| 2D-/3D-Profilsensor MLSL131 | Erfasst Fräsmuster und Grat als Höhenprofil |
| Machine Vision Controller BB1C001 | Stellt die Rechenleistung für die Bildverarbeitung bereit |
| Software uniVision | Wertet die Profile aus und liefert die Basis für die Parameteranpassungen |
Auf dem Weg zur selbstoptimierenden Schweißzelle
Wer die Kontrolle der Rührreibschweißnaht mit einem selbstlernenden System verbindet, erkennt Abweichungen nicht erst bei der Nachprüfung, sondern korrigiert den Prozess bereits während der Fertigung. Der Profilsensor liefert dafür die nötigen Oberflächendaten, uniVision die Auswertung und der Machine Vision Controller die Rechenplattform. Das Ergebnis sind gleichmäßigere Nähte, weniger Nacharbeit und ein Prozess, der mit jeder gefertigten Naht besser wird.
