STWIN: Advanced, non-destructive technologies to improve friction stir welding of steel through artificial intelligence and smart digital twins
Bij FSW wordt een roterend gereedschap in de naad tussen twee onderdelen gedrukt. De wrijving tussen het gereedschap en de onderdelen genereert warmte, waardoor het materiaal plastisch wordt. Vervolgens wordt het gereedschap langs de laslijn verplaatst. De combinatie van translatie en rotatie transporteert het materiaal achter het gereedschap, waardoor de verbinding ontstaat zoals weergegeven in de figuur.
Principe van friction stir lassen
But du projet
STWIN richt zich op het verbinden van constructiestaal en hogesterktestaal, evenals ongelijksoortige materialen en diktes, met behulp van friction stir welding. Om dit te bereiken, wordt het project uitgevoerd in de volgende fasen:
- Real-time kwaliteitsmonitoring voor FSW: In STWIN wordt een nieuw real-time monitoringsysteem ontwikkeld en gedemonstreerd. Hierbij worden procesparameters zoals rotatiesnelheid en krachten gebruikt, aangevuld met metingen uit een slimme combinatie van sensoren.
- Ontwikkeling van AI-modellen en een Digital Twin: Het basisidee van een digital twin is het creëren van een digitale tegenhanger van de werkelijkheid en het nauwkeurig koppelen van fysieke en digitale objecten. STWIN focust op real-time monitoring van FSW met behulp van een digital twin en AI/machine learning-modellen.
- Optimalisatie van productieprocessen: Gereedschappen worden getest en verder verbeterd voor het lassen van staal. Nieuwe gereedschapsgeometrieën worden onderzocht om de laseigenschappen en de levensduur van het gereedschap te optimaliseren.
- Demonstratie en validatie: Om de ontwikkelde methoden op industrieel niveau te valideren, omvat STWIN drie case studies:
- lassen van hogesterktestaal voor kraantoepassingen
- lassen van complexe geometrieën en gemengde materialen voor de automobielsector
- verbinden van aluminium met staal voor trailer-toepassingen
Projectdoelstellingen
- Geoptimaliseerde procesparameters voor FSW van 3D-verbindingen in hogesterktestaal en voor ongelijksoortige verbindingen (staal-aluminium en verschillende plaatdiktes).
- Aantonen van techno-economische voordelen via demonstratoren.
- Voorspelling van laskwaliteit met AI-modellen op basis van real-time meetdata.
- Validatie van real-time kwaliteitsmonitoring in industriële omstandigheden via pilootopstellingen.
Description du projet
Friction stir lasssen van staal
Naast conventionele constructiestalen is de lasbaarheid aangetoond voor diverse staalsoorten zoals laagkoolstofstaal, dual-phase staal en roestvast staal.
Binnen STWIN worden gereedschappen getest en verder ontwikkeld voor deze toepassingen. Er wordt specifiek onderzoek gedaan naar hogesterktestalen en nieuwe gereedschapsgeometrieën om laseigenschappen en standtijd te verbeteren.
Video : FSW van staal : 
weld_112_2024-10-15_14.mp4
Friction stir lassen van staal-aluminium verbindingen
FSW is een solid-state lasproces zonder smelten, wat het geschikt maakt voor ongelijksoortige verbindingen.
Binnen STWIN worden verschillende technieken onderzocht om de uitdagingen van dergelijke verbindingen te overwinnen en de sterkte van aluminium-staal verbindingen te optimaliseren.
Real time kwaliteitsmonitoring
Er is nog weinig onderzoek naar real-time monitoring van FSW, waardoor er een groeiende behoefte is aan kostenefficiënte oplossingen.
STWIN ontwikkelt daarom een nieuw monitoringsysteem op basis van procesparameters en een slimme combinatie van sensoren.
Er wordt gebruik gemaakt van:
- akoestische emissiemetingen
- thermografie
- wervelstroommetingen
Door deze combinatie wordt de detectiecapaciteit aanzienlijk verhoogd.
Links : akoestische emissiemetingen
Midden : thermografie
Rechts : Wervelstroommetingen
Digital twin
Een digital twin creëert een digitale representatie van de werkelijkheid en koppelt fysieke en digitale processen in real time.
Binnen STWIN worden sensorgegevens geanalyseerd met AI-modellen om de laskwaliteit continu te beoordelen en feedback te geven.
Demonstratie en validatie
De ontwikkelde methoden worden gevalideerd via drie industriële demonstraties:
- hogesterktestaal voor kranen
- complexe structuren voor de automobielsector
- aluminium-staal verbindingen voor trailers
Project partners
CIDAUT (Valladolid, Spanje - www.CIDAUT.es)
CIDAUT heeft uitgebreide ervaring in projectmanagement op regionaal, nationaal en Europees niveau en zal het project coördineren. CIDAUT past gelijktijdige engineeringtechnieken toe, inclusief industriële processen, en kan oplossingen tot volledige industrialisatie brengen. De organisatie evalueert oplossingen via simulaties en technologische testopstellingen, waaronder procesmonitoring (instrumentatie en mechatronica), conditiegebaseerd onderhoud en data-analyse.
Belgisch Instituut voor Lastechniek (Zwijnaarde, België - www.BIL-IBS.be)
BIL is een onafhankelijke non-profitorganisatie die zich bezighoudt met lasonderzoek en -ontwikkeling, opleiding, training en het overdragen van kennis en relevante dienstinformatie aan de industrie. BIL beschikt over een team van 25 ervaren onderzoekers met expertise in lassen, metallurgie, werktuigbouwkunde en civiele techniek. BIL heeft meer dan 50 jaar ervaring in onderzoek naar lassen en aanverwante technologieën, de lasbaarheid van verschillende materialen en het gedrag van gelaste componenten en structuren in gebruik.
Daarnaast heeft BIL meer dan 25 jaar ervaring met solid-state lasprocessen, in het bijzonder met wrijvingsgebaseerde processen.
ISEND (Valladolid, Spanje - www.isend.es)
ISEND is een bedrijf dat gespecialiseerd is in de ontwikkeling van technologische oplossingen voor de detectie van oppervlaktedefecten in staal en andere metalen. Het is een hightechbedrijf dat zich richt op het ontwerp, de productie en de ontwikkeling van niet-destructieve testoplossingen, voornamelijk gebaseerd op wervelstroomtechnieken, maar ook op digitale beeldvorming voor zowel online als offline producenten van metaalproducten.
STIRWELD (Bruz, Frankrijk - https://stirweld.com)
STIRWELD is een Franse start-up, opgericht in 2017, die zich specialiseert in het ontwikkelen van kostenefficiënte FSW-oplossingen (Friction Stir Welding). Hun missie is bedrijven te begeleiden bij de ontdekking en implementatie van FSW-technologie. STIRWELD zal zijn expertise inzetten voor het onderzoek naar FSW van aluminium naar staal, met behulp van een FSW-kop gemonteerd op een CNC-machine.
SSAB (Borlänge, Zweden - www.ssab.com)
SSAB is een sterk gespecialiseerde, wereldwijde staalproducent die hogesterktestalen ontwikkelt en diensten aanbiedt voor betere prestaties en duurzaamheid. Het bedrijf is een toonaangevende producent van geadvanceered hoogsterkte stalen (AHSS), geharde en getemperde staalsoorten, evenals band-, plaat- en buisproducten en constructieoplossingen. De staalproducten en diensten van SSAB dragen bij aan lichtere eindproducten met een hogere sterkte en langere levensduur.
Element6 (Shannon, Ierland - www.e6.com)
Element Six is een wereldleider in het ontwerp, de ontwikkeling en de productie van synthetische diamant en wolfraamcarbide-supermaterialen. De focus ligt op de ontwikkeling van syntheseprocessen voor diamant om innovatieve oplossingen mogelijk te maken. Naast dat diamant het hardste materiaal op aarde is, beschikt het over uitzonderlijke eigenschappen zoals hoge treksterkte, chemische inertie, brede optische transmissie en zeer hoge thermische geleidbaarheid. Een van de activiteiten is het ontwerpen en ontwikkelen van gereedschappen voor friction stir welding.
GRANALU (Segovia, Spanje - www.granalu.com)
GRANALU is een toonaangevend bedrijf in de bouw van aluminium kipper-opleggers en bewegende vloeren. Het is een jonge onderneming met een hooggekwalificeerd team dat ervaring heeft met diverse bewerkings- en lasprocessen. Aluminium wordt gebruikt als basismateriaal voor de constructie van de opleggers en vloersystemen. FSW zal hierbij boutverbindingen in aluminium- en staalplaatconstructies vervangen..
HIAB (Hudiksvall, Zweden – www.HIAB.com)
Hydrauliska Industri AB (HIAB) is een Zweedse fabrikant van laadkranen, afzetsystemen, bosbouwkranen, meeneemheftrucks en laadkleppen. De klanten variëren van individuele vrachtwageneigenaars tot internationale vlootbeheerders in diverse sectoren. Als pionier in de sector, met een geschiedenis van 75 jaar, zet Hiab zich in om de toekomst van intelligente laad- en lossystemen vorm te geven.
HIAB zal FSW onderzoeken voor het lassen van hogesterktestalen in toepassingen voor laadkranen.
Résultats
To be updated soon.