Schweißnahtprüfung an Batterien

Für jede Variante passend

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Die Schweißnähte an Batterien stellen für Prüfsysteme eine besondere Herausforderung dar. Technologien, die dabei zum Einsatz kommen, müssen flexibel und in der Lage sein, Fehler auch an besonders feinen Nähten zu erkennen. Hersteller Vitronic hat seine Lösung dafür mit speziellen Sensoren ausgestattet.

Fehlerhafte Schweißnähte haben in der Automobilfertigung schwerwiegende Folgen. Das gilt gerade für sicherheitsrelevante Bauteile. Rückrufaktionen können im schlimmsten Fall Kosten in Millionenhöhe verursachen, vom entstandenen Imageschaden ganz zu schweigen.

Entsprechend wichtig ist die Qualitätskontrolle in diesem Bereich. Um diese durchzuführen, stehen Unternehmen optische Technologien wie die Lasertriangulation zur Verfügung.

Solche Systeme prüfen auch die Schweißnähte an Batterien – und dies dank Elektromobilität künftig in zunehmendem Maße. Dabei stellt diese Prüfung eine besondere Herausforderung dar.

„Derzeit werden viele verschiedenen Varianten von Batterien gefertigt“, berichtet Florian Steiner, der bei Vitronic das Produktmanagement leitet. „Jedes Unternehmen, das Batterien produziert, macht es ein bißchen anders.“ In der E-Mobilität ist noch Pionierarbeit gefordert. Und so werden viele Möglichkeiten ausprobiert. Ein System, das für die Prüfung von Schweißnähten eingesetzt wird, muss mit dieser Variantenvielfalt klar kommen.

Das gleiche gilt auch für die unterschiedlichen Materialien, die einer Batterie miteinander verbunden werden. „Sie sorgen für auch bei den Nähten für eine große Varianz“, so Steiner. Durch das Laserschweißen entstehen außerdem sehr feine Nähte. Ein optisches Prüfsystem benötigt in diesem Fall eine große Auflösung, um alle Fehler zu erkennen.

System lässt sich inline einsetzen

Die Hersteller von Prüf- und Messtechnik arbeiten daher daran, ihre Lösungen auf diese Anforderungen auszurichten. So hat zum Beispiel Vitronic für sein Schweißnahtprüfsystem Viro WSI eine neue Sensorgeneration entwickelt. Viro WSI arbeitet mit Lasertriangulation und lässt sich in Produktionslinien integrieren. Mit der Technologie können neben Batteriemodulen auch Achsbauteile, Karossen, Räder, Sitze und Abgasanlagen geprüft werden.

Typisches Einsatzfeld solcher Systeme ist etwa die Schweißnahtprüfung von Kontaktierungen an Lithium-Ionen-Batterien. Dabei werden die Schweißpunkte hinsichtlich folgender Kriterien untersucht:

  • offener oder geschlossener Kreis
  • Außen- und Innendurchmesser
  • Über- beziehungsweise Unterschnitt
  • Poren

Die neuen Sensoren, die jetzt in dem Vitronic-System zum Einsatz kommen, sind laut Steiner kleiner und schneller. Sie sind in zwei Ausführungen verfügbar: mit 30 mm Bildfeldbreite für MIG/MAG- und Lötnähte sowie mit 10 mm Bildfeldbreite für Lasernähte mit den sehr schlanken Nahtgeometrien.

Durch die kompakte Ausführung der Sensoren ist das Prüfsystem laut Vitronic in der Lage, auch an schwer zugänglichen Bereichen inspizieren. Fehler werden ab einer Größe von 0,1 mm erkannt.

Die weiterentwickelte Technik macht Viro WSI laut Hersteller bis zu vier Mal leistungsstärker. Mit ihr ließen sich noch kürzere Taktzeiten und noch schnellere Aufnahmegeschwindigkeiten realisieren, heißt es von Unternehmensseite.

Mit einer Auflösung von kleiner 1 µm in der Tiefe sollen selbst kleinste Fehler gefunden werden. Je nach Linienkonfiguration kann das System alternativ auch die Prüfung für Teile aus mehreren Schweißstationen durchführen.

Prüfergebnisse werden am
Bauteil dargestellt

Das System bietet optional auch Visualisierungsstationen für manuelle Nacharbeitsplätze. „Hier werden die Prüfergebnisse der einzelnen Nähte am Bauteil für den Werker dargestellt“, erklärt Steiner. Zudem kann der Werker ausgeführte Nacharbeiten in das System eingeben und zusammen mit den Prüfergebnissen dokumentieren.

Typischerweise werden mehrere Viro-WSI-Systeme entlang der Fertigungsstufen in einer Linie eingesetzt. Bereits inspizierte Unterbaugruppen werden weiterverarbeitet und die neuen Nähte der Oberbaugruppe geprüft. Alle Inspektionsergebnisse lassen sich an dem zusammengefügten Bauteil zu visualisieren.

Neben Visualisierungsstationen für eine manuelle Nacharbeit, kann das Prüfsystem auch die Daten für eine automatische Nacharbeit bereitstellen. Für eine durchgängige Automatisierung kann ein Klassifikator eingesetzt werden.

Dieser teilt detektierte Unregelmäßigkeiten beziehungsweise Fehler danach auf, welche Möglichkeiten sie zur automatischen Nachschweißung bieten. Die Daten zur richtigen Nacharbeitsparametrierung werden dann an den Schweißroboter weitergegeben. So erfolgt eine automatische Nacharbeit direkt in der Prüf- und Nacharbeitszelle. Die automatische Nacharbeit wird im Regelfall erneut durch Viro WSI geprüft. ■


Der Autor

Markus Strehlitz

Redaktion

Quality Engineering


Webhinweis

Wie eine automatisierte Schweiß- und Lötnahtprüfung abläuft, zeigt dieses Video: http://hier.pro/QqmaV

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