LabIR SpotWELD - nové řešení pro kontrolu bodových svarů

07.12.2022 16:20

Bodové svařování je nejpoužívanější technologie spojování v automobilovém průmyslu. Na jednom autě jsou obvykle jednotky tisíc bodových svarů. Požadavky na bezpečnost a použití lehčích materiálů a konstrukcí přinášejí stále rostoucí nároky na kontrolu provedených svarů.

Foto: Prof. Milan Honner při vyhlášení výsledků Transfera Technology Day 2022, které proběhlo 2.12. Projekt nedestruktivního testování bodových svarů se umístil mezi jedenáctkou finalistů

Cílem je ideálně zkontrolovat každý svar a to nedestruktivně, bezkontaktně a v taktu výrobní linky, a navíc k tomu automatizovaně a bez účasti operátora. V současnosti nejčastěji používané NDT techniky, jako je sekáčová nebo ultrazvuková metoda, tyto požadavky nesplňují.

Řešení přináší nová technologie kontroly LabIR SpotWELD, která byla vyvinuta na Západočeské univerzitě v Plzni na pracovišti NTC týmem prof. Ing. Milan Honnera, Ph.D. Ve spolupráci s Chropyňskou strojírnou byla dotažena do podoby robotizovaného pracoviště připraveného pro integraci do výrobní linky a zajištění kontroly v sériové výrobě. Tato nová metoda je založena na principu aktivní termografie s laserem, termokamerou a algoritmy přirozené i umělé inteligence. Technické řešení je přitom postaveno z komponent, které jsou v automotive výrobě již běžně používané, jen k jinému účelu.

Pokusy použít metodu aktivní termografie na bodové svary již v zahraničí v minulosti proběhly a to vcelku neúspěšně. Důvodem jsou problémy spojené s optickými vlastnostmi a odlišností jednotlivých svarů. Řešení, se kterým nyní přicházejí výzkumníci z NTC, z těchto problémů naopak udělalo přednosti nového řešení. Základem jsou tři podstatné inovace, které jsou patentově chráněné. Týkají se způsobu laserového ohřevu svaru, změření opticko-tepelných vlastností povrchu a způsobu jak se vypořádat s odrazy laserového a tepelného záření. "Naše řešení je nejen světově unikátní, ale na rozdíl od výsledků jiných akademických pracovišť hlavně funkční pro kontroly v podmínkách průmyslové výroby," doplňuje prof. Honner.

Výsledkem je bezkontaktní rychlá inspekce použitelná nejen pro klasické bodové svary, ale i pro svary prováděné laserem a dokonce i pro lepené spoje. Každý kontrolovaný svar je nejdříve cca jednu sekundu ohříván a měření termokamerou probíhá pak ještě několik sekund v průběhu chladnutí. Jedná se o inspekci, která probíhá z jedné strany materiálu ze vzdálenosti typicky 30 cm. Uspořádání technologie umístěné na rameni průmyslového robota dovoluje jednoduše provádět inspekci tvarově členitých svařenců. Výhodou je přitom možnost zkontrolovat i svary, které jsou pro ultrazvukové metody prostorově nepřístupné. Oproti ultrazvuku není potřeba před inspekcí čistit povrch a používat tekutinu pro kontakt sondy s povrchem.

Technologie LabIR SpotWELD přináší navíc komplexní hodnocení kvality svaru. Výstupem není jen rozměr svarové čočky, ale i například teplo procházející vytvořeným svarem a stav povrchu v místě svaru. Tyto charakteristiky tak lépe postihují mechanické vlastnosti svaru a svědčí o tom, zda předchozí proces svařování proběhl předepsaným způsobem.

Toto řešení vzniklo na základě podnětu Chropyňské strojírny. Inovace vycházejí z dvaceti let zkušeností s infračervenými technologiemi a řešením různých projektů špičkového výzkumu na pracovišti NTC. Po několika letech vývoje od prvotních nápadů je v současnosti výsledkem prototyp robotizovaného systému, vlastně celé demonstrační pracoviště, na kterém probíhají zákaznické testy. Technologie je tak připravena pro sériové použití. "V zásobě jsou nápady na další inovace pro zlepšení funkčních vlastností inspekce i snížení ceny zařízení. LabIR SpotWELD propagujeme. Hledáme koncové zákazníky nejen z oblasti automotive ale i partnery do výzkumných projektů. Podrobnosti je možné nalézt na našich stránkách https://spotweld.labir.cz," dodává prof. Honner.