I ricercatori del Fraunhofer Institut hanno sviluppato una tecnica per riparare i denti delle benne usurati e altri utensili utilizzati nell’estrazione mineraria mediante la combinazione di intelligenza artificiale e tecnologia laser.
I ricercatori del Fraunhofer Institut hanno combinato la tecnologia laser con l’intelligenza artificiale sviluppando una tecnica per riparare i denti delle benne usurati e altri utensili utilizzati nell’estrazione mineraria. Il progetto, denominato Artificial Intelligence Enhancement of Process Sensing for Adaptive Laser Additive Manufacturing (AI-SLAM), ha visto la collaborazione degli scienziati tedeschi con organizzazioni di ricerca e aziende canadesi.
Gli utensili utilizzati nell’estrazione mineraria sono esposti a un’usura enorme. Le benne degli escavatori con denti usurati o scalpelli e frantoi per rocce smussati vengono in genere fusi e sostituiti con altri nuovi. La deposizione di materiali laser (LMD), nota anche come rivestimento, potrebbe evitare questo spreco di risorse. Il processo prevede che una polvere metallica e il raggio laser vengano guidati attraverso un sistema ottico in modo tale che il raggio laser crei un bagno di saldatura localizzato sul componente, dove viene depositata la polvere. Il sistema laser si sposta sullo strumento, depositando leghe metalliche di alta qualità percorso per percorso e strato per strato, in modo da ripristinare il contorno originale delle parti. “L’obiettivo del progetto era automatizzare tutti i passaggi, dalla mappatura dei difetti alla pianificazione dei percorsi e dei parametri da utilizzare durante la saldatura e quindi all’esecuzione effettiva e al controllo di qualità” spiega il project manager Max Zimmermann.
I partner del progetto sono il National Research Council of Canada, la McGill University e aziende tra cui la società di intelligenza artificiale Braintoy con sede a Calgary e Apollo Machine and Welding, con sede a Edmonton. È coinvolta anche BCT, una società di sviluppo software con sede a Dortmund.
Durante il processo di riparazione, il sistema ottico laser segue un percorso precalcolato sulla superficie dell’utensile. L’acciaio inossidabile viene fuso a circa 1300 °C e depositato, mentre gli ugelli puntano contemporaneamente getti di particelle di carburo di tungsteno sulla stessa area. Le particelle si combinano con l’acciaio fuso per formare un rivestimento ultraduro sull’utensile dopo il raffreddamento, che lo protegge sia dall’usura, sia dalla corrosione.
L’intelligenza artificiale pianifica e controlla le riparazioni
Per guidare questo processo di pianificazione e controllo, i ricercatori del Fraunhofer hanno sviluppato un modulo AI. Come primo passaggio, un laser lineare utilizza una telecamera CMOS per catturare i contorni usurati dell’utensile, come un dente di escavatore. Ciò produce un’immagine della geometria della superficie corrente. L’immagine viene confrontata con il contorno del dente quando è nuovo, che viene anche memorizzato nel software. Infine il modulo di intelligenza artificiale utilizza la differenza per calcolare il percorso e lo spessore del rivestimento metallico che dovrebbe essere applicato. Una telecamera invia immagini all’intelligenza artificiale durante il processo di rivestimento in modo che possa rilevare eventuali discrepanze o errori mentre il lavoro è in corso.
Processo più veloce e meno soggetto a errori
Il partner del progetto BCT ha incorporato il modulo AI dei ricercatori dell’Istituto Fraunhofer nel suo software operativo OpenARMS, che traduce i parametri consigliati dall’AI per il processo di saldatura in comandi di controllo. In questo modo gli operatori umani non devono più digitare i codici macchina, un passaggio che richiede tempo e che è soggetto a errori. Tutte le soluzioni funzionano insieme, quindi il processo di riparazione avviene automaticamente e senza errori.
Photo: Fraunhofer ILT
