Viele Aufgaben unter Wasser, für die früher Taucher unter gefährlichen Bedingungen eingesetzt werden mussten, können heute von Ferngesteuerten Unterwasserroboter übernommen werden. Beispiele dafür sind Inspektion und Bergung. Andere Aufgaben, insbesondere Schweißarbeiten, erfordern nach wie vor den Einsatz erfahrener und gut ausgebildeter Taucher. Unterwasserschweißen ist wichtiger Bestandteil der Instandhaltung kritischer küstennaher Infrastruktur, beispielsweise von maroden Spundwänden. Bis heute gibt es keinen Roboter mit der Fähigkeit, Schweißarbeiten unter Wasser durchzuführen. In MARIOW werden Innovationen aus den Bereichen der Unterwasserrobotik und Schweißtechnik zusammengebracht, um weltweit erstmalig einen Unterwasserschweißroboter zu entwickeln, der in der Lage ist Schweißarbeiten teilautonom durchzuführen.
Die maritime Wirtschaft gehört zu den wichtigsten und fortschrittlichsten Wirtschaftszweigen Deutschlands, und stellt eine Schlüsselrolle im Bereich der regenerativen Energien dar. Während der Ausbau küstennaher Konstruktionen voranschreitet, besteht erheblicher Nachholbedarf bei Technologien zur Wartung und Instandhaltung. In ca. 10 Jahren wird ein erheblicher Anstieg des Wartungsbedarfs der überwiegend aus metallischen Werkstoffen gefertigten Konstruktionen erwartet, beispielsweise bei Spundwänden.
Nach dem Stand der Technik erfolgt die Reparatur manuell durch Taucher unter Einsatz des Lichtbogenschweißens mit Elektrode und Gleichstrom. Das Unterwasserschweißen gilt als einer der gefährlichsten Berufe weltweit und erfordert jahrelange Berufserfahrung. Es ist nicht verwunderlich, dass Tauchunternehmen mit den entsprechenden Fähigkeiten über Jahre ausgelastet sind. Daher besteht ein dringender Bedarf nach neuen Systemen zur Wartung und Instandhaltung kritischer maritimer Infrastruktur.
Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung eines intelligenten und teilautonomen Unterwasser-Schweißroboters, welcher weltweit erstmals die automatisierte Erneuerung von Unterwasserkonstruktionen ermöglicht. Dazu erfolgt die Entwicklung eines Unterwasserfahrzeugs mit der Fähigkeit zum Andocken an metallische Konstruktion und ausgestattet mit einer innovativen Unterwasser-Schweißtechnologie zur kontinuierlichen und automatisierten Prozessführung sowie leistungsfähigen Sensoren zur Umgebungserkennung auch unter schlechten Sichtbedingungen.
Der autonome Schweißprozess wird durch eine vom DFKI entwickelte koordinierte Regelung ermöglicht, die das optimale Zusammenspiel der Subsysteme Fahrzeug, Docking-System und Feinjustierung des Schweißbrenners gewährleistet. Primäre Aufgabe ist dabei die präzise Führung des Brenners entlang der Schweißnaht. Außerdem muss das Fahrzeug unter Wellengang und anderen Störeinflüssen möglichst genau ausgerichtet und positioniert werden, um das Schweißen zu ermöglichen. Um Wechselwirkungen zu vermeiden ist eine gesamtheitliche Regelung erforderlich, die alle Teilsysteme und Freiheitsgrade sowie die unterschiedlichen Antriebsmodalitäten berücksichtigt. Gleichzeitig wird der Schweißprozess überwacht, um ein optimales Ergebnis zu erzielen. Die Regelung wird durch Methoden der künstlichen Intelligenz unterstützt. Beispielsweise durch gelernte Modelle, die das dynamische Verhalten des Fahrzeugs und des Schweißvorgangs abbilden.
Der Schweißroboter wird zunächst im Großen Testbecken der Maritimen Explorationshalle des DFKI erprobt. Anschließend soll das autonome Schweißen unter Realbedingungen demonstriert werden.
Im Vergleich zu der heutigen Arbeitsweise soll der Schweißroboter die Nahtqualität, Arbeitsgeschwindigkeit und Arbeitssicherheit erheblich verbessern. Damit nimmt der Roboter eine Schlüsselrolle bei der Instandhaltung kritischer maritimer Infrastruktur ein.
Partner
Mariscope Meerestechnik e.K. AMT GmbH Unterwasserkrause – Mutzeck GmbH TH Köln Institut für Werkstoffanwendung TH Köln Labor für Autonome Systeme Frauenhofer-Institut für Graphische Datenverarbeitung
