Sicheres Mehrlagenschweißen mit Industrierobotern (Projekt SIMMI)

Beim Schweißen großer Stahlbauteile stoßen viele Unternehmen an Grenzen: Die Arbeit ist körperlich belastend, fehleranfällig und sicherheitstechnisch aufwendig. Insbesondere beim Mehrlagenschweißen entstehen häufig Schweißfehler wie Bindefehler, Lunker oder Schlackeeinschlüsse auf, die erst nachträglich entdeckt werden. Dies führt zu teuren Nacharbeiten, Verzögerungen und unnötigem Materialeinsatz. Gleichzeitig erfordert der Einsatz von Industrierobotern an Großbauteilen weiträumige Sicherheitsabsperrungen, was paralleles Arbeiten von Mensch und Roboter verhindert und die Produktivität einschränkt. Hinzu kommt eine erhebliche Belastung durch Schweißrauchemissionen, die die Arbeitsbedingungen erschweren und zusätzliche Schutzmaßnahmen nötig machen.

Im Projekt SIMMI werden daher neue Verfahren entwickelt, mit denen sich das automatisierte Mehrlagenschweißen sicherer, schneller und wirtschaftlicher gestalten lässt. Eine intelligente Schweißprozessregelung erkennt und korrigiert Abweichungen automatisch, bevor Schweißfehler entstehen. Eine flexible, ortsadaptive Arbeitsraumabsicherung ermöglicht es, dass Industrieroboter und Werker gleichzeitig am selben Bauteil arbeiten können, ohne dass großflächige Absperrungen erforderlich sind. Ergänzend werden Verfahren erforscht, um die Rauchgasentwicklung während des Schweißprozesses deutlich zu reduzieren. Das verbessert nicht nur die Arbeitssicherheit, sondern erhöht auch die Prozessqualität und Lebensdauer der Anlagen.
 

Neue Technologien für das sichere automatisierte Mehrlagenschweißen von Großbauteilen

Im Forschungsprojekt SIMMI bündeln A.T.A. Anlagentechnik Aschersleben GmbH, Polarith GmbH und Fraunhofer IFF ihre Kompetenzen, um die Prozess- und Arbeitssicherheit beim automatisierten Schweißen großer und komplexer Stahlbauteile zu verbessern.

Drei Kernentwicklungen stehen im Fokus:

  1. Schweißprozessregelung:
    Mithilfe moderner Sensorik werden Schweißstrom, Spannung, Temperatur und Geometrie kontinuierlich überwacht. Eine Software analysiert die Messdaten in Echtzeit und passt die Parameter automatisch an, um Schweißfehler zu vermeiden und den Energieeintrag zu optimieren.
  2. Flexible Arbeitsraumabsicherung:
    Ein System aus sicherheitszertifizierten Laserscannern, Radarsensoren und Kameras überwacht den Arbeitsbereich des Roboters dynamisch. Betritt ein Mensch den Sicherheitsbereich, wird der Prozess automatisch verlangsamt oder gestoppt. Durch Selbstkalibrierung lässt sich die Sensorik schnell an neue Einsatzorte anpassen – ideal für ortsflexible Roboter in großen Werkhallen.
  3. Rauchgasüberwachung und -reduktion:
    Untersucht wird die Entstehung von Schweißrauchen bei verschiedenen Werkstoffen und Prozessparametern. Ziel ist es, durch optimierte Schweißparameter und geeignete Regelstrategien die Emission gesundheitsschädlicher Gase und Partikel zu verringern und so die Arbeitsumgebung deutlich zu verbessern.

Das Zusammenspiel dieser Systeme ermöglicht ein sicheres und produktives Zusammenarbeiten von Mensch und Roboter beim Schweißen komplexer Großstrukturen. Die Technologien sind auf weitere Anwendungen – etwa Kleben, Prüfen oder Montieren – übertragbar und erhöhen die Attraktivität des Berufsbilds Schweißer durch ergonomischere, digital unterstützte Tätigkeiten.

Erwartete Projektergebnisse in SIMMI

  • Sensorbasierte Überwachung und Regelung von Schweißparametern zur Vermeidung von Schweißfehlern
  • System zur ortsflexiblen, selbstkalibrierenden Arbeitsraumüberwachung für Industrieroboter
  • Deutliche Reduktion von Material- und Personalkosten durch weniger Nacharbeiten
  • Erhöhung der Schweißleistung und Produktivität bei Großbauteilen
  • Verbesserte Arbeitssicherheit und ergonomischere Arbeitsplätze
  • Übertragbare Technologien für weitere Robotikanwendungen in der Produktion

Projektinfo

Projekttitel

SIMMI – Sicheres Mehrlagenschweißen mit Industrierobotern

Stichworte

Robotik, Automatisierung, Arbeitsraumabsicherung, Mehrlagenschweißen, Industrierobotik

Projektpartner

  • A.T.A. Anlagentechnik Aschersleben GmbH & Co.KG, Aschersleben
  • Fraunhofer IFF, Magdeburg
  • Polarith GmbH, Magdeburg

Projektlaufzeit

01.2025 bis 06.2027

Projektförderung

Gefördert von der Europäischen Union und dem Land Sachsen-Anhalt.