SKZ: Forschungsprojekt zur Bewertung von Rohrschweißnähten mittels KI

Am Kunststoff-Zentrum SKZ ist das das Projekt Pipe-safe gestartet, welches einen KI-Assistenten zur Qualitätssicherung von Schweißnähten im Rohrleitungsbau in den Praxiseinsatz bringen soll. Dadurch sollen die Schweißverbindungen an Gas- und Wasserleitungen mittels KI bewertet und Fachkräfte entlastet werden.

Die Sicherheit der Versorgungsinfrastruktur, insbesondere im Rohrleitungsbau, hängt maßgeblich von der Qualität der Schweißnähte ab. Deshalb gelten in der Ausbildung von Kunststoffrohrschweißern hohe Standards – so werden Schweißverbindungen nochmals durch eine weitere Fachkraft im Baustellengraben geprüft. Dies sind entscheidende Maßnahmen, um die Versorgungssicherheit im Gas-, Wasser und Abwasserbereich sicherzustellen und Unfälle zu vermeiden.

Aktuell keine 100prozentige Kontrolle möglich
Die Prüfung der Schweißnähte im Graben muss zerstörungsfrei und unter Baustellenbedingungen erfolgen. Aktuell ist eine Schweißaufsicht verpflichtend, die durch fachkundige Spezialisten durchgeführt wird. Dies entspricht aber keiner 100prozentigen Kontrolle, da optimale Schweißparameter und eine von außen optisch einwandfreie Schweißnaht keine fehlerfreie Schweißung mit Sicherheit belegen können. Aus diesem Grund kann es trotz der hochwertigen Ausbildung von Schweißern und der Schweißaufsicht zu Fehlern kommen, die schwerwiegende Folgen haben können, wenn durch eine fehlerhafte Schweißnaht ein Rohr platzt. Am SKZ startet deshalb das Projekt Pipe-safe, welches mittels moderner zerstörungsfreier Prüftechnik und KI Fachleute künftig unterstützen soll.

Projekt baut auf vergangenem Forschungsvorhaben auf
Ziel des Projekts ist die Entwicklung eines KI-basierten Assistenten für Baustellenarbeiten, um Fehler beim Heizelementstumpfschweißen (HS) von Gas- und Wasserrohren automatisiert und benutzerunabhängig zu erkennen. Das Projekt baut auf ein vorangegangenes Forschungsvorhaben auf, in dem die Qualität des Schweißprozesses des Heizelementstumpfschweißens unter Verwendung eines Wärmestromsensors und den Prozessdaten der Schweißmaschine erfolgreich durch eine trainierte KI beurteilt werden konnte. Für die Massenkunststoffe Polypropylen und Polyvinylchlorid wurden in Technikumsversuchen hierbei alle Schweißfehler mithilfe der entwickelten KI zuverlässig erkannt. Pipe-safe soll dies nun in die Praxisanwendung bringen.

Sofortige Bewertung der Schweißnahtqualität
"Der im Projekt gewählte Ansatz zur In-Line-Qualitätssicherung hat gegenüber nachgelagerten, zerstörungsfreien Prüftechniken (z. B. via Ultraschall) den Vorteil einer sofortigen Bewertung der Schweißnahtqualität direkt nach dem erfolgten Schweißprozess, ohne das zusätzliche Prüftechnik benötigt wird", erklärt Christoph Kugler, Gruppenleiter Digitalisierung am SKZ. Bei Erfolg sollen Fachleute bei der Qualitätssicherung im Rohrleitungsbau künftig massiv entlastet werden und die Schweißnahtqualität abgesichert werden. Im Projekt sind neben dem Transfer der wissenschaftlichen Erkenntnisse in die Praxis auch Maßnahmen für soziotechnsiche Herausforderungen, wie die Akzeptanz von digitalen Assistenten und KI-Systemen, vorgesehen.

Das Projekt des SKZ ist über die Förderrichtlinie DATIpilot des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert. Insgesamt werden hier 300 Innovationssprints gefördert.

Weitere Informationen: www.skz.de/forschung/digitalisierung

SKZ - Das Kunststoff-Zentrum, Würzburg

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