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| Bilder: ZwickRoell |
Die mechanische Materialprüfung gehört zu den grundlegendsten Methoden in der Qualitätssicherung – egal ob bei der Entwicklung neuer Werkstoff, in der Produktion oder im Labor. Doch was passiert, wenn Künstliche Intelligenz (KI) auf diesen etablierte Themengebiet trifft? Können KI-Algorithmen Zugversuche auswerten, Anomalien erkennen oder Prüfabläufe intelligent steuern oder diese sogar ersetzen?
Die kurze Antwort: Ja, und das teilweise schon heute. Doch wie genau kann das funktionieren? Und welche Vorteile – aber auch Risiken – bringt der Einsatz von KI mit sich?
KI ist mehr als ein Buzzword. In der Praxis kann sie dabei helfen, riesige Datenmengen, die bei der Werkstoffprüfung anfallen, schneller zu analysieren, Muster/Abweichungen zu erkennen und Abläufe effizienter zu gestalten. Das ist besonders spannend in einem Umfeld, das zunehmend digitaler und automatisierter wird – Stichwort Industrie 4.0.
Hier sind fünf zentrale Bereiche, in denen KI in der mechanischen Materialprüfung heute schon einen echten Unterschied machen kann.
1. Automatisierte Auswertung von Prüfungen
Wie lange dauert es, bis ein Labormitarbeiter ein Spannungs-Dehnungs-Diagramm analysiert und Kennwerte wie beispielsweise die Zugfestigkeit interpretiert hat? Vor allem wenn es sich um mehre Proben in einer Prüfserie handelt. Mit KI geht das oft in Sekunden. Algorithmen erkennen die relevanten Punkte auf der Kurve oder in den Ergebnistabellen – unabhängig davon, ob es sich um ein Metall-Zugversuch nach ISO 6892-1 oder ASTM E8 oder eine ganz andere Norm handelt. Das spart Zeit und reduziert subjektive Fehler oder kann Hinweise geben, welche Ergebnisse nochmals im Detail von Experten angeschaut werden können.
Bei Prüfungen, wo die optische Analyse eine wesentliche Rolle spielt, kann mit KI die Auswertung ebenfalls beschleunigen und Fehler vermieden werden. So kann beispielsweise bei der Härteprüfung KI bei der Erkennung und Interpretation von Eindrücken effizient und zuverlässig unterstützen.
2. Anomalieerkennung & Predictive Quality
Was, wenn man Materialfehler erkennen könnte, bevor sie überhaupt ein Problem darstellen? KI erkennt Abweichungen und Muster in Prüfdaten, die dem menschlichen Auge entgehen. Das ermöglicht eine vorausschauende Qualitätssicherung – zum Beispiel durch frühzeitiges Erkennen von Chargenabweichungen oder fehlerhaften Proben.
Wichtig hierbei ist, dass alle Prüfdaten zentral abgespeichert sind. Die Analyseplattform testXpert Analytics ermöglicht solch einen zentralen Zugriff auf alle Prüf- und Maschinendaten.
3. Intelligente Prüfplanung & adaptive Steuerung
Wie lässt sich die Prüfstrategie für eine neue Bauteilgeometrie optimieren? KI kann aus früheren Tests lernen und automatisch geeignete Prüfparameter vorschlagen – etwa Kraftbereiche, Geschwindigkeiten oder Temperaturprofile. In Kombination mit adaptiven Systemen passt sich die Prüfung sogar in Echtzeit an das Materialverhalten an.
Zu Beachten ist hier, dass eine adaptive Regelung nicht in allen Prüfnormen vorgesehen bzw. erlaubt ist. Wenn dies jedoch der Fall ist, kann hier der Prüfprozess beschleunigt werden und etwaige Fehlversuche deutlich minimiert werden.
4. Robotik & Automatisierung smarter machen
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KI und Robotik – ein Traumpaar? In modernen Prüfanlagen, etwa mit Systemen Robotern oder Proben-Handlingssystemen, übernimmt KI die intelligente Steuerung: Sie erkennt Proben per Bildverarbeitung, sortiert sie automatisch und analysiert das Verhalten während der Prüfung. Das führt zu höherem Durchsatz und stabileren Prozessen.
Wichtig hierbei, dass das Prüfsystem über entsprechende Möglichkeiten verfügt Kamerasysteme oder weitere Sensorik in den Prüfablauf zu integrieren. Zum einen bedarf es hier einer modernen Mess-, Steuer- und Regelelektronik, zum anderen muss die Prüfsoftware über entsprechende Schnittstellen verfügen.
5. Digitale Zwillinge & simulationsgestützte Prüfungen
Kann man einen Test durchführen, ohne ihn wirklich durchzuführen? Mit KI-gestützten digitalen Zwillingen lassen sich reale Materialeigenschaften simulieren und mit echten Prüfergebnissen abgleichen. So wird es möglich, Teile der mechanischen Prüfung virtuell durchzuführen – besonders spannend bei kostenintensiven oder schwer zugänglichen Bauteilen.
Komplett auf reale Tests zu verzichten ist in sicherheitskritischen Bereichen (z.B. Luftfahrt, Mobility, Medizin) meist nicht erlaubt. Es wird eher eine Kombination genutzt: Simulation + gezielte reale Prüfungen. Wichtig ist, dass der digitale Zwilling mit realen Testergebnissen "gefüttert" wird, welche regelmäßig überprüft werden, damit er zuverlässig bleibt.
