Anriss-MT: Analyse des Anrissverhaltens mechanisch und thermisch gefügter Verbindungen unter zyklischer Belastung

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Kernthesen

  • Anrisse können unabhängig vom Fügeverfahren, der Werkstoffkombination und der Versagensart mit hoher Genauigkeit in einem frühen Rissstadium detektiert werden.
  • Die auf Köperschall basierenden Merkmale können auf optische Verfahren (Laservibrometer) übertragen werden.
  • Mittels Videovibrometrie (Hochgeschwindigkeitskamera) können Schädigungen lokalisiert und bezüglich der Größe und Art beschrieben werden.

Zusammenfassung

Das angestrebte Ziel des Forschungsvorhabens „Anriss MT" ist die Entwicklung einer Software zur Analyse des Anrissverhaltens für mechanische und thermische Fügeverfahren auf Basis der im vorangegangenen Projekt „Anriss MF" gewonnenen Erkenntnisse.

Dabei sollen mechanisch und thermisch gefügte Einpunktproben (Halbhohlstanznieten und Widerstandspunktschweißen) unter zyklischer Beanspruchung mittels aktiver Schallprüfung und Online Condition Monitoring im Sinne künftiger Industrie 4.0-Anwendungen betrachtet werden. Hierzu dienen die im Forschungsvorhaben Anriss MF ermittelten Merkmale als Grundlage. Des Weiteren werden die Merkmale auf den Anwendungsfall von thermisch gefügten Einpunktproben erweitert.

Ziel des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung einer robusten und vom Fügeverfahren unabhängigen Beschreibung der Schalldaten, sodass eine einfache Übertragung auf weitere Fügeverfahren gewährleistet ist. Mit Hilfe der Ergebnisse werden Unternehmen in die Lage versetzt, zyklisch belastete Fügestellen gezielter auszulegen, zu optimieren und die Ausfallwahrscheinlichkeit gefügter Bauteile zu reduzieren. Auf diese Weise kann das Potential der betrachteten Fügeverfahren noch besser ausgenutzt werden.

Durch die Erweiterung der Software zum Online Condition Monitoring für die frühzeitige Anrisserkennung in Schwingfestigkeitsprüfungen und im Betrieb werden, neben der Optimierung im Entwicklungsprozess durch die Schwingfestigkeitsprüfungen, neue Möglichkeiten für die Instandhaltung im Betrieb bereitgestellt. Dadurch können Instandhaltungskosten drastisch reduziert und eine höhere Sicherheit garantiert werden.


Darstellung des Nutzens für KMU

Die vermehrte Anwendung von Leichtbaustrukturen im Mobilitätssektor erfordert kosteneffiziente und vor allem materialsparende Strukturen. Der geplante Nutzen ergibt sich aus der präziseren Auslegung gefügter Bauteile unter zyklischer Belastung.

Dabei kann das Condition Monitoring System überall dort eingesetzt werden, wo sicherheitsrelevante Fügestellen einzeln überwacht werden können. Die Integration kann für das leicht bedienbare und kompakte Sensorsystem ohne großen Installationsaufwand vorgenommen werden. Die Projektziele liefern wichtige Grundlagen für eine spätere Umsetzung eines Komplettsystems. Auch wenn der Softwaredemonstrator immer eine problemspezifische Anpassung erfordert, so erleichtern die in diesem Projekt geschaffenen Komponenten die spätere Konkretisierung.

Weiterhin können Anwender der Fügetechnologien, die vielfach KMU sind, mit Hilfe des Online Condition Monitoring und der Software „Anriss MT" bereits während des Betriebs einer gefügten Struktur frühzeitig Rissentstehungsprozesse identifizieren und die Wartungsintervalle nach dem tatsächlichen Bedarf planen. Damit kann außerdem das Risiko minimiert werden, einen Schadensfall zu erleiden. Die Forschungsstellen erklären sich bereit, die industrielle Umsetzung auch nach Projektende zu unterstützen und zu begleiten.


Projekt

GFAI, FOSTA, FAT

Referent: M. Gollnick, Gesellschaft zur Förderung angewandter Informatik e.V. Berlin


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