Echtzeitoptimierung beim Laserschweißen durch KI

ZÜRICH / LONDON (IT BOLTWISE) – In der Welt der Metallverarbeitung eröffnet die Kombination aus maschinellem Lernen und Lasertechnologie neue Horizonte. Forschende der Empa haben ein System entwickelt, das den Laserschweißprozess in Echtzeit optimiert und damit die Effizienz und Präzision in der Fertigung erheblich steigert.

Die Integration von maschinellem Lernen in die Lasertechnologie hat das Potenzial, die Metallverarbeitung grundlegend zu verändern. Ein Team von Forschenden der Empa hat ein System entwickelt, das den Laserschweißprozess in Echtzeit optimiert. Dies geschieht durch den Einsatz von Field-Programmable Gate Arrays (FPGAs), die eine präzise Steuerung der Laserparameter ermöglichen. Diese Technologie bietet eine Lösung für die Herausforderungen, die durch unvorhersehbare Defekte auf Metalloberflächen entstehen können.

Die Geschwindigkeit, mit der Entscheidungen getroffen werden müssen, um den Schweißprozess zu optimieren, stellt selbst für moderne Computer eine Herausforderung dar. Hier kommen FPGAs ins Spiel, die im Gegensatz zu herkömmlichen PCs eine vorhersehbare Ausführungszeit für Befehle bieten. Diese Eigenschaft macht sie ideal für Anwendungen, bei denen es auf Millisekunden ankommt. Während der FPGA die Laserparameter überwacht, lernt ein Algorithmus auf einem angeschlossenen PC aus den gesammelten Daten, um die Effizienz weiter zu steigern.

Die Kombination aus FPGA und PC schafft ein System, das nicht nur die aktuellen Schweißparameter optimiert, sondern auch kontinuierlich dazulernt. Sobald der Algorithmus in der virtuellen Umgebung auf dem PC zufriedenstellende Ergebnisse liefert, kann er auf den FPGA übertragen werden, um die Intelligenz des Systems zu erhöhen. Diese Methode ermöglicht es, den Schweißprozess dynamisch anzupassen und die Qualität der Schweißnähte zu verbessern.

Die Anwendung von Künstlicher Intelligenz in der Laserverarbeitung ist ein bedeutender Schritt nach vorne. Die Empa-Forschenden sind überzeugt, dass maschinelles Lernen und KI in der Metallverarbeitung noch viel bewirken können. Sie arbeiten daran, ihre Algorithmen weiterzuentwickeln und deren Einsatzbereich in Zusammenarbeit mit Partnern aus der Industrie zu erweitern. Diese Entwicklungen könnten die Art und Weise, wie Metalle verarbeitet werden, nachhaltig verändern.

Die Vorteile dieser Technologie sind vielfältig. Neben der Verbesserung der Schweißqualität kann auch die Effizienz der gesamten Produktionskette gesteigert werden. Dies ist besonders in Branchen von Bedeutung, die auf präzise und zuverlässige Schweißnähte angewiesen sind, wie die Automobil- und Luftfahrtindustrie. Durch die Echtzeitoptimierung können Produktionsausfälle minimiert und die Lebensdauer der Produkte verlängert werden.

Die Zukunft der Laserverarbeitung sieht vielversprechend aus. Mit der fortschreitenden Entwicklung von KI und maschinellem Lernen könnten weitere Anwendungen entstehen, die über das Schweißen hinausgehen. Denkbar sind etwa die Optimierung von Schneidprozessen oder die Entwicklung neuer Materialien, die speziell für die Laserbearbeitung geeignet sind. Die Zusammenarbeit zwischen Forschungseinrichtungen und der Industrie wird dabei eine entscheidende Rolle spielen, um diese Technologien zur Marktreife zu bringen.

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