Mezi jedenáct finalistů výzvy Transfera.cz Technology Day 2022, v níž každoročně soutěží projekty pro komerční využití, se probojovalo také LabIR SpotWELD – nové řešení právě z NTC. Jeho autory jsou Milan Honner, Lukáš Muzika a Jiří Skála z tamního oddělení Infračervených technologií.

Odborníci z NTC zúročili více jak 20 let zkušeností v oblasti infračervených technologií a v úzké spolupráci se společností Chropyňská strojírna vyvinuli originální řešení pro nedestruktivní testování bodových svarů.

V porovnání se stávajícími metodami spočívá odlišnost tohoto řešení v charakterizaci svaru z pohledu vedení tepla, přičemž zohledňuje homogenitu materiálu a tepelné odpory rozhraní. Rovněž bere v úvahu unikátní charakteristiky svaru, jako jsou odvedené teplo a opticko-tepelná stopa. Firmy na novém řešení jistě ocení krátké měřicí časy, možnost přístupu pouze z jedné strany a možnost bezkontaktní inspekce. Inovativní řešení je určené především pro výstupní kontrolu v průmyslové výrobě, například v oblasti automotive.

Jak zkontrolovat tisíce svarů

Bodové svařování je nejpoužívanější technologie spojování v automobilovém průmyslu. Na jednom autě jsou obvykle jednotky tisíc bodových svarů a požadavky na bezpečnost a použití lehčích materiálů a konstrukcí přinášejí stále rostoucí nároky na jejich kontrolu.

Cílem je ideálně zkontrolovat každý svar nedestruktivně, bezkontaktně a v taktu výrobní linky, navíc automatizovaně a bez účasti operátora. V současnosti nejčastěji používané NDT techniky, jako je sekáčová nebo ultrazvuková metoda, tyto požadavky nesplňují.

Řešení přináší právě technologie LabIR SpotWELD, vyvinutá v NTC týmem Milana Honnera a ve spolupráci s Chropyňskou strojírnou dotažená do podoby robotizovaného pracoviště připraveného pro integraci do výrobní linky a zajištění kontroly v sériové výrobě. Metoda je založena na principu aktivní termografie s laserem, termokamerou a algoritmy přirozené i umělé inteligence. Technické řešení je přitom postaveno z komponent, které jsou v automotive výrobě používané již běžně, jen k jinému účelu.

Nejen unikátní, ale také funkční

V zahraničí již pokusy použít metodu aktivní termografie na bodové svary v minulosti proběhly, avšak vcelku neúspěšně. Důvodem byly problémy spojené s optickými vlastnostmi a odlišností jednotlivých svarů. Řešení, se kterým nyní přicházejí výzkumníci z NTC, z těchto problémů naopak udělalo přednosti. Jeho základem jsou tři podstatné patentově chráněné inovace, jež se týkají způsobu laserového ohřevu svaru, změření opticko-tepelných vlastností povrchu a vypořádání se s odrazy laserového a tepelného záření.

„Naše řešení je nejen světově unikátní, ale na rozdíl od výsledků jiných akademických pracovišť hlavně funkční pro kontroly v podmínkách průmyslové výroby,“ říká Milan Honner.

Výsledkem je bezkontaktní rychlá inspekce použitelná nejen pro klasické bodové svary, ale i pro svary prováděné laserem a dokonce i pro lepené spoje. Každý kontrolovaný svar je nejdříve cca jednu sekundu ohříván a termokamera jej měří ještě několik sekund během chladnutí. Inspekce probíhá z jedné strany materiálu, ze vzdálenosti typicky 30 cm. Uspořádání technologie na rameni průmyslového robota tak dovoluje jednoduše provádět inspekci tvarově členitých svařenců, výhodou přitom je možnost zkontrolovat i svary, které jsou pro ultrazvukové metody prostorově nepřístupné. Oproti ultrazvuku není potřeba před inspekcí čistit povrch a používat tekutinu pro kontakt sondy s povrchem.

Foto: Milan Honner přebírá ocenění Transfera

Hledají koncové zákazníky

Technologie LabIR SpotWELD přináší navíc komplexní hodnocení kvality svaru. Výstupem není jen rozměr svarové čočky, ale například i teplo procházející vytvořeným svarem a stav povrchu v místě svaru. Tyto charakteristiky lépe postihují mechanické vlastnosti svaru a svědčí o tom, zda proces svařování proběhl předepsaným způsobem.

Toto řešení vzniklo na základě podnětu Chropyňské strojírny. Po několika letech vývoje od prvotních nápadů je v současnosti výsledkem prototyp robotizovaného systému, vlastně celé demonstrační pracoviště, na kterém probíhají zákaznické testy. Technologie je tak připravena pro sériové použití.

„V zásobě jsou nápady na další inovace pro zlepšení funkčních vlastností inspekce i snížení ceny zařízení. LabIR SpotWELD propagujeme a hledáme koncové zákazníky nejen z oblasti automotive, ale i partnery do výzkumných projektů. Podrobnosti včetně vysvětlujícího videa je možné nalézt na našich stránkách spotweld.labir.cz,“ dodává Milan Honner.

 Zdroj: Institut Nové technologie – výzkumné centrum Západočeské univerzity v Plzni