デジタルで効率的:LZH、海上製造用のマルチレーザビーム溶接プロセスを開発

August, 7, 2024, Nannover--LZHでは、造船における厚板の溶接をより確実にするための研究を行っている。科学者たちは、カスタマイズされたビーム整形と「デジタルツイン」ベースの統合品質保証システムを備えたマルチレーザビーム溶接プロセスを開発している。

厚板金属分野での溶接は、高い溶け込み深さが必要なため、困難である。LZHの研究者は、統合された品質保証を含む革新的なマルチレーザビーム溶接プロセスにより、15mmから30mmの範囲の厚肉部品の溶接を容易にすることを目指している。

デジタルツインがプロセスモニタリングを強化
統合された品質保証により、研究チームは、一貫性があり、欠陥のない高品質の溶接を保証することを目指している。さ様々なセンサを組み合わせて、溶接補強、シーム幅、歪みなど、溶接の特性評価に関連する特徴をキャプチャする。このデータに基づいて、適応型溶接プロセス制御と、溶接品質を「許容可能」または「許容不可能」に分類できる統合品質保証システムを開発する。

さらに、LZHは、品質保証システムからのセンサデータを、様々な測定データに基づいてプロセスと溶接シームをデジタルで表現するデジタルツインに転送する。デジタルツインにより、研究者はプロセスを文書化して追跡できる。目標は、造船業における自動溶接の全体的なエラー率を減らし、生産に必要なコンポーネント検査を最小限に抑え、製造プロセスをより経済的にすること。

マルチレーザビーム溶接は、リソースを節約し、製造コストを削減する
最大30mmの材料厚でも高品質で亀裂のない溶接を行うために、研究者は厚板用のマルチレーザビーム溶接プロセスを開発している。3つのレーザ光源を組み合わせて、パラレルルートとフィラー層溶接プロセスを並行して行う。ビームシェーピングをカスタマイズすることで、溶融プールの特性、温度、凝固、微細構造を正確に制御し、高温亀裂を防ぐことができる。

目標は、現在の技術水準を超える溶接深さで開発された1回の実行工程(one-run process)により、溶接パスの数、製造時間、フィラー材料とシールドガスの消費量が大幅に削減されること。これにより、リソースが節約され、製造コストが削減される。開発中のプロセスと革新的なシステム技術は、海事部門の工業製造工場に移転することを目的としている。