FEMUSkopie (Laufzeit: 2019 - heute)

Hintergrund und Projektziele:

Eine quantitative Bewertung der Tragfähigkeit einer Schweißnaht erfolgt zurzeit meist zerstörend durch Zug-, Scher-, Schäl- oder Kopfzugversuch, nach DVS 2916-1, DIN EN ISO 14273, DIN EN ISO 14270 oder DIN EN ISO 14272. Jedoch ist diese Bewertung lediglich für die beim Versuch zerstörte Schweißverbindung gültig. Oft werden auch metallographische Schliffe hergestellt, um Fehlstellen zu finden. Hierbei ist aber weder sicher, dass relevante, lokale Unregelmäßigkeiten gefunden werden, noch kann bestimmt werden, wie groß diese sind und welche Auswirkung die Unregelmäßigkeiten auf die Tragfähigkeit der Schweißverbindung gehabt hätten. In jedem Fall sind Schweißverbindungen, welche zerstörend geprüft werden, nicht mehr verwendungsfähig und repräsentieren nicht vollständig die dann im Reellen beanspruchte Schweißung.

Eine zerstörungsfreie, qualitative Bewertung einer Schweißnaht (zfP) erfolgt durch u.a. Röntgenaufnahmen (DIN EN ISO 10675-1) oder Ultraschalluntersuchungen (DIN EN ISO 16810). Mit deren Hilfe ist es möglich, Unregelmäßigkeiten wie Risse und Poren zu identifizieren. Dieses Vorgehen lässt jedoch keine quantitative Bewertung der Schweißnaht hinsichtlich ihrer Festigkeit zu. Bislang ist auf dem Stand der Technik kein Verfahren bekannt, welches direkte Rückschlüsse auf die Tragfähigkeit einer Schweißnaht ermöglicht, ohne diese bei einer entsprechenden Prüfung zu zerstören. Das Projektziel ist es, eine Präzisierung des Prozederes zu erwirken, um bessere Vorhersagen machen zu können. Dies würde in der Industrie zu erheblichen Einsparungen an Material und Energie sowie Manpower führen, da Bauteile mit zu geringer Tragfähigkeit sicher im Vorfeld erkannt und ausgesondert werden könnten.

Innerhalb des Projektes FEMUSkopie soll ein Verfahren entwickelt werden, welches zerstörungsfrei konkrete Rückschlüsse auf die Tragfähigkeit einer Schweißverbindung ermöglicht, ohne laufend spezielle Prüfteile fertigen zu müssen und ohne das Originalbauteil zu zerstören. Konkret bedeutet dies, dass mittels Ultraschallmikroskopie (USM) Fehlstellen in Schweißnähten von zu fertigenden Proben erkannt und geometrisch beschrieben werden, welche dann in ein entsprechendes Finite-Elemente-Modell (FEM) zu übertragen sind. Die Kombination dieser beiden Technologien mit der Herstellung des digitalen Zwillings der realen Schweißverbindung wird als solche für die Tragfähigkeitsberechnung angewandt.

Projektschwerpunkte und -Leistungen

Schwerpunkte der RIO GmbH im Projekt zur Verfahrensentwicklung einer zerstörungsfreien Vorhersage der Tragfähigkeit von bestehenden und neuentwickelten Produkten sind:

  • Herstellung und Prüfung fehlstellenbehafteter Schweißproben
    a)   
    Zerstörungsfrei mittels Ultraschallmikroskopie
    b)   
    Zerstörend, u.a. im Zugversuch

  • Korrelation der Ergebnisse aus zerstörungsfreier und zerstörender Prüfung
  • Hilfestellung bei der Finite-Elemente-Berechnung
  • Validierung anhand weiterer Schweißproben

FEMUSkopie in der Presse

Artikel vom 28.10.2020 in der konstruktions praxis - https://www.konstruktionspraxis.vogel.de/schweissnaht-tragfaehigkeit-mittels-ultraschall-mikroskopie-und-fem-simulation-bestimmen-a-975076/

Artikel vom November 2020 im IHK Wirtschaftsreport 

Unser Projektpartner

Technologie-Institut für Metall & Engineering GmbH (TIME) - https://www.time-rlp.de/

Förderung

Das Projekt FEMUSkopie wurde durch den Projektträger AiF Projekt GmbH gefördert: