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Schweißen Schweißnähte automatisiert auslegen und bewerten

| Redakteur: Dipl.-Ing. (FH) Monika Zwettler

Die Auslegung und Berechnung von Schweißnahtverbindungen stellt Konstrukteure häufig vor Herausforderungen, da es sich zum einen oft um eine hohe Anzahl an erforderlichen Schweißverbindungen handelt und sich zum anderen die Positionierung und Dimensionierung der Schweißverbindungen direkt auf Steifigkeit, Gewicht und Lebensdauer des Produktes auswirkt. Eine Software unterstützt durch Standardisierung und Automatisierung.

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Schweißen ist eines der am häufigsten eingesetzten Verfahren für unlösbare Verbindungen.
Schweißen ist eines der am häufigsten eingesetzten Verfahren für unlösbare Verbindungen.
(Bild: gemeinfrei / CC0 )

Schweißverbindungen sind in vielen Industriebereichen das am häufigsten verwendete Fügeverfahren für unlösbare Verbindungen. Beispiele finden sich im Maschinen- und Anlagenbau, dem Schiffbau oder in der Automobilindustrie, wo in den Fahrzeugkarosserien zahlreiche Widerstandsschweißpunkte, Laserschweißnähte und Schmelzschweißverbindungen eingesetzt werden. Schweißverbindungen sind als stoffschlüssige Verbindungsverfahren besonders für die Übertragung von Kräften, Biege- und Torsionsmomenten geeignet und bieten den Konstrukteuren ein kostengünstiges Verfahren zum Verbinden von kleinen Bauteilen bis hin zu Komponenten mit größten Abmessungen. Die Verbindungsmethode ermöglicht durch den Einsatz wesentlich geringerer Wanddicken eine wirtschaftliche, materialeffiziente Leichtbauweise und bietet darüber hinaus eine große konstruktive Gestaltungsfreiheit.

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Geprägt von manuellen Prozessen

Die Auslegung von Schweißnahtverbindungen stellt die Konstrukteure jedoch vor große Herausforderungen, da es sich zum einen oft um eine hohe Anzahl an erforderlichen Schweißverbindungen handelt und sich zum anderen die Positionierung und Dimensionierung der Schweißverbindungen direkt auf Steifigkeit, Gewicht und Lebensdauer des Produktes auswirkt. Daher gibt es in einigen Bereichen entsprechende Richtlinien (z. B. von DVS, FKM, Eurocode,…), die den Konstrukteur bei der Auslegung der Schweißverbindungen unterstützen. Darüber hinaus ist in verschiedenen Produktkategorien eine detaillierte Schweißnahtbewertung bzw. Schweißnahtzertifizierung vorgeschrieben. Die Auslegung und Berechnung von Schweißnahtverbindungen ist in vielen Unternehmen von manuellen Prozessen geprägt, was diesen Arbeitsablauf zeitaufwändig, kostenintensiv und fehleranfällig macht. Daher sind die Unternehmen bestrebt, automatisierte Verfahren einzusetzen, mit denen sowohl der Berechnungsschritt als auch die Schweißnahtqualifizierung entsprechend anwenderfreundlich gestaltet werden kann.

Schweißnähte automatisiert bewerten

Altair Engineering hat vor einiger Zeit den Weld Certification Director (WCD) veröffentlicht, der genau diese Herausforderungen adressiert. Er bietet einen standardisierten, vereinfachten und automatisierten Prozess zum Verifizieren von Schweißnähten in einem FE-Modell, entsprechend der erforderlichen Regulierung. Eingebettet in Hyperworks ermöglicht er es dem Benutzer, alle Schweißnähte und deren Status auf einen Blick zu erfassen. Die offene Architektur, die vielfältigen Konfigurationsoptionen sowie die eingebauten Möglichkeiten zur Automatisierung und Anpassung ermöglichen eine nahtlose Einbettung des Weld Certification Director in kundenspezifische Umgebungen oder Prozesse. Das Werkzeug und der gesamte Prozess hat Altair Engineering in den letzten 4 Jahren zusammen mit Kunden, unter anderem Stadler, Grimme, Bombardier Transportation, Deutsche Bahn und Amazone, spezifiziert und entwickelt.

Fokus auf Ergebnisinterpretation

Altairs WCD ist eine Kombination aus einer Basis-Software mit kundenspezifischen Ergänzungen und integrierten Leistungen, die es dem Ingenieur ermöglichen, die Zeit für die Identifikation und Analyse der mechanischen Eigenschaften der Schweißnähte drastisch zu reduzieren. Die Software ist vollständig in Altairs Hyperworks-Umgebung integriert, bietet einen automatisierten Ansatz, die Beanspruchung der Schweißnähte zu überprüfen und kritische Bereiche früh im Entwicklungsprozess zu identifizieren. Mit dem WCD können sich die Ingenieure auf die Ergebnisinterpretation konzentrieren, statt sich mit aufwändiger Datenverarbeitung, inklusive Datenvorbereitung, Extraktion, Konvertierung und Auswertung, die durchaus mehrere Tausend Schweißnähte umfassen kann, beschäftigen zu müssen. Die Lösung identifiziert automatisch Schweißnähte aus unterschiedlichen Verbindungstypen und ermöglicht den Ingenieuren eine schnelle und vollständige Untersuchung aller Schweißnähte einer Struktur. Diese Verifizierungen können auf Grundlage von Standard-Richtlinien oder kundenspezifischen Methoden durchgeführt werden.

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