aiCAMstir: Projekt

Numerische Simulation und künstliche Intelligenz in der computergestützten Fertigung von Rührreibschweißungen


Das aiCAMstir-Projekt untersucht die numerische Simulation und künstliche Intelligenz in der computergestützten Fertigung von Rührreibschweißungen.

    

Strömungssimulationen (Computational Fluid Dynamics , CFD) werden zur Optimierung des Werkzeugdesigns von aiCAMstir-Werkzeugen für das Überlappungsschweißen eingesetzt.[1] Das Werkzeug ist leicht geneigt und bewegt sich von rechts nach links.

Strömungssimulationen (Computational Fluid Dynamics , CFD) werden zur Optimierung des Werkzeugdesigns von aiCAMstir-Werkzeugen für das Überlappungsschweißen eingesetzt.[1] Das Werkzeug ist leicht geneigt und bewegt sich von rechts nach links.

© Mike Lewis and Simon Smith, OxCAM, CC BY-SA 4.0

 

Wie zahlreiche Veröffentlichungen zeigen, ist es schwierig, die Konstruktion des Rührreibschweißwerkzeugs und die Schweißparameter für das Überlappschweißen auszuwählen und zu optimieren.[2] 

   

 

Benchmark: Mit konventionellem Stumpf­schweißwerkzeug bei 1200 U/min und 250 mm/min erstellte Überlapp­ver­bin­dung

Benchmark: Mit konventionellem Stumpf­schweißwerkzeug bei 1200 U/min und 250 mm/min erstellte Überlapp­ver­bin­dung[3]

© Egoitz Aldanondo et al, CC BY 4.0

Strömungsanalyse (Computational Fluid Dynamics) des Materialflusses mit kon­ven­tio­nellem Stumpfschweißwerkzeug

Strömungsanalyse (Computational Fluid Dynamics) des Materialflusses mit kon­ven­tio­nellem Stumpfschweißwerkzeug[1]

© Mike Lewis und Simon Smith, CC BY-SA 4.0


 

   

Daher wurde das aiCAMstir-Projekt mit dem Ziel ins Leben gerufen, ein neues computergestütztes Fertigungssteuerungssystem für FSW-Maschinen zu entwickeln, das mit Hilfe von Strömungssimulationen (Computational Fluid Dynamics, CFD), analytischen Modellen, Finite-Elemente-Analysen (FEA), Versuchsplanung (DOE), Wikipedia-ähnlichen Open-Source-Cloud-Daten und künstlicher Intelligenz (KI) einschließlich maschinellem Lernen FSW-Parameter empfiehlt oder sogar automatisch optimiert.

Benchmark:  Innere Verformung ("Hooking and thinning") bei einer mit konventionellem Stumpf­schweißwerkzeug erstellten Überlapp­ver­bin­dung

Benchmark:  Innere Verformung ("Hooking and thinning") bei einer mit konventionellem Stumpf­schweißwerkzeug erstellten Überlapp­ver­bin­dung

© Stephan Kallee, CC BY-SA 4.0

 

Im Rahmen dieses internationalen Kooperationsprojekts soll die nächste Generation von Überlappungsschweißwerkzeugen entwickelt werden, die die durch Ausdünnung und Verhaken verursachten Probleme beseitigen. Ein neuer Satz von Werkzeugen wird mit Hilfe der numerischen Strömungsmechanik hinsichtlich des Materialflusses bewertet und optimiert.

   

Fünfeckiges aiCAMstir-Rührreibschweiß-Werkzeug

Fünfeckiges aiCAMstir- FSW-Werkzeug[4][5] 

Rechts- und linksgängiges aiCAMstir-Rührreibschweiß-Werkzeug

Rechts- und linksgängiges aiCAMstir-FSW-Werkzeug[3] 

Geriffeltes, dreikralliges aiCAMstir-Rührreibschweiß-Werkzeug

Geriffeltes, dreikralliges aiCAMstir-FSW-Werkzeug[6] 


© Stephan Kallee, CC BY-SA 4.0

    

 

Projektbegleitender Ausschuss

Die Teilnehmer des aiCAMstir-Verbundforschungsprojekts werden auf dem Gebiet der künstlichen Intelligenz basierten computergestützten Fertigung durch Rührreibschweißen zusammenarbeiten und sich in Online-Meetings treffen.

   

Die Teilnehmer können ihre Ergebnisse präsentieren und Informationen über ihre Dienstleistungen und Produkte im Creative Commons lizenzierten Open Access auf der "aiCAMstir Cloud" bereitstellen.

   

Die Industrieunternehmen zahlen eine Teilnahmegebühr und müssen für experimentelle Studien aufkommen. Ein Teil der nicht vertraulichen Daten ihrer Studien und einige Daten der Nutzer des Systems werden in die Open Source Cloud des aiCAMstir-Systems eingespeist.

   

F&E-Firmen und Universitäten können kostenlos am aiCAMstir-Projekt teilnehmen, wenn sie eingeladen und wiedergewählt werden, nachdem sie die "aiCAMstir Cloud" kontinuierlich mit nützlichen Daten versorgt haben.

   

Den Projektteilnehmern, die die besten Beiträge leisten, werden virtuelle Preise verliehen.

   

Vertraulichkeitsvereinbarungen

Ähnlich wie bei der Teilnahme an einer Konferenz, ist es nicht erforderlich eine Vertraulichkeitsvereinbarung abzuschließen um am Projekt teilzunehmen. Falls gewünscht können die Projektteilnehmer aber in Einzelfällen bilaterale Vertraulichkeitsvereinbarungen erstellen und unterzeichnen.

    

Es wird drei Vertraulichkeitsstufen geben: Offener Zugang, nur für die Projektlenkungsgruppe und nur für Einzelpersonen. Im letzteren Fall können die Werkzeugkonstruktionen und Schweißergebnisse mit der Projektlenkungsgruppe geteilt werden, aber die Werkstoffspezifikationen von Werkzeug und Werkstück sowie die Werkstückgeometrie können vertraulich behandelt werden, z. B. wurde ein 5 mm dickes Strangpressprofil der Serie 6000 überlappend an ein Aluminiumgussstück der Serie 4xx.x geschweißt.

   

Gründungsmitglieder

Stephan Kallee, AluStir, www.alustir.com -- Mike Lewis, FTS Engineering Answers Ltd,  www.fts-engineeringanswers.com -- Josselin Guillozet, Sabe Technology Ltd,  www.sabe.tech -- Simon Smith, Transforming Stress Ltd, www.transformstress.co.uk

Weblinks

Einzelnachweise

  1. Mike Lewis and Simon D. Smith: The Development of FSW Process Modelling for Use by Process Engineers. In: The Minerals, Metals & Materials Society 2021: Friction Stir Welding and Processing XI. 17 February 2021.
       
  2. Matthew Champagne (University of New Orleans): Investigation of 2195 and 2219 Post Weld Heat Treatments for Additive Friction Stir Lap Welds.Pages 9, 20-21.
       
  3. mp up to:Egoitz Aldanondo, Javier Vivas, Pedro Álvarez (LORTEK) and Iñaki Hurtado (MU-ENG): Effect of Tool Geometry and Welding Parameters on Friction Stir Welded Lap Joint Formation with AA2099-T83 and AA2060-T8E30 Aluminium Alloys. Metals 2020, 10(7), 872, CC BY 4.0.
       
  4. Marc J. Brooker, A. J. M. (Ton) van Deudekom, Stephan W. Kallee and Peter D. Sketchley: Applying Friction Stir Welding to the Ariane 5 Main Motor Thrust Frame. In: European Space Agency – Publications - ESA SP; 468; 507-512; 2000. ISSN: 0379-6566.
       
  5. Stephan W. Kallee, E. Dave Nicholas and Wayne M. Thomas: Industrialisation of friction stir welding or aerospace structures.Paper presented at Structures and Technologies - Challenges for Future Launchers, Third European Conference, Strasbourg, 11-14 December 2001.
        
  6. Wayne M. Thomas, David G. Staines, Ian M. Norris and Ruis de Frias: Friction Stir Welding –Tools and developments. FSW seminar, IST-Porto, Portugal. 3 December 2002.

Diese Veröffentlichung ist unter der Creative-Commons-Lizenz „Namensnennung 4.0 International“ (CC BY 4.0) lizenziert.