Erstes additiv hergestelltes Serienprodukt von GF Piping Systems: Das WBI Tool ermöglicht eine schnelle, automatische und objektive Schweissnahtbeurteilung mittels digitaler Bildverarbeitung auf Knopfdruck.
Anwendung
Wenn Rohrleitungskomponenten aus Kunststoff im Infrarot-Stumpfschweissenverfahren miteinander verbunden werden, entsteht eine Schweissnaht, auch Schweisswulst genannt. Die Qualität der Naht, also ob sie dicht und möglichst gleichmässig ist, wird von erfahrenen Schweissern oder Qualitätsverantwortlichen mit blossem Auge beurteilt. Für diese verantwortungsvolle Aufgabe braucht der Fachmann eine gute Ausbildung und viel Erfahrung. Fachkräfte dieser Art gibt es immer weniger.
Entwicklung
Bei der Entwicklung standen die Kundenbedürfnisse im Mittelpunkt. Anhand des «Design Thinking Prozesses» konnten über die SLS-Technologie hergestellten Prototypen gleich vom Endkunden getestet werden. Die Rückmeldungen konnten somit nahtlos in die Konstruktion der Folgeprototypen eingebracht werden. GF Piping Systems war es sehr wichtig in der Entwicklungsphase flexibel zu bleiben, was ein grosser Vorteil der additiven Fertigung ist. Das Design wurde dementsprechend fertigungsgerecht ausgelegt und mit diversen AM-Funktionen ausgestattet.
Die mittelgrossen Losgrössen und die damit verbundenen verschiedenen Bauteildimensionen (Ø20-225mm) des WBI Tools, ermöglicht eine kosteneffiziente und wirtschaftliche AM-Produktion.
Funktionsweise
Das WBI Tool wird mit Hilfe von halbrunden Klammern, den Adaptern, passgenau auf die Schweissnaht gesetzt. Kernstück des Tools ist die Kamera, die durch einen Motor in Position gebracht wird. Die Lichtquelle aus LEDs beleuchtet die Wulst von hinten, der Spiegel lenkt das Licht zur Kamera. In rascher Folge macht die Kamera nun von mehreren Positionen aus Aufnahmen der Schweissnaht und setzt daraus ein optimales Bild zusammen.
Entscheidend bei der Schweissnahtbeurteilung ist die Form der Naht. Zum Beispiel dürfen Wandversatz, Breite, Höhe und Fläche nur innerhalb definierter Toleranzen liegen. In Sekunden berechnet ein Algorithmus die aus diesen Kriterien definierten Messpunkte auf dem Bild. Die Ergebnisse werden mittels einer Software ausgelesen und protokolliert. Mindestens vier Messungen pro Schweissnaht sind nötig, um die 360-Grad-Sicht zu gewährleisten. Liegen die Werte innerhalb der definierten Kriterien, wir die Schweissnaht für gut befunden und auf dem Tablet erscheint ein «OK».
Markteinführung
Anfangs 2020 bringt GF Piping Systems das Weld Bead Inspection Tool (WBI Tool) als AM-Serienprodukt auf den Markt. Ein solches Werkzeug für die schnelle und objektive Schweissnahtbeurteilung gibt es bisher noch nicht. Im WBI Tool selbst ist modernste Technik auf kleinstem Raum untergebracht. Kamera, Lichtquelle, Spiegel, Platine und ein Motor sind notwendig, um die Schweissnaht zu erfassen. Dabei ist das WBI Tool nur so klein wie eine Computermaus. Um Verbindungen unterschiedlich grossen Durchmesser von 20 bis 225 Millimetern zu prüfen, gibt es das WBI Tool in zwei Grössen.
Beim Innovationspreis der Industrievereinigung Schaffhausen im März 2019 wurde das Team für das WBI Tool mit dem zweiten Platz ausgezeichnet.
