Robotik in der ZfP – Crawling-Roboter, automatische Prüfung und KI-Auswertung
Die Integration von Robotik und autonomen Systemen in die zerstörungsfreie Prüfung (ZfP) ist eine der dynamischsten Entwicklungen der Branche. Roboter übernehmen zunehmend Prüfaufgaben, die für Menschen gefährlich, körperlich belastend oder schlicht zu zeitaufwendig wären – etwa die Inspektion von Hochbehältern, Brückenkonstruktionen, Windkraftanlagen, Offshore-Plattformen und weitläufigen Rohrleitungsnetzen.
Crawling-Roboter für Stahl- und Behälterstrukturen
Crawling-Roboter (auch Wall-Climbing-Roboter) bewegen sich mittels Permanentmagneten, Elektromagneten, Vakuumsaugern oder Rad-Haftmechanismen auf ferromagnetischen oder nicht-ferromagnetischen Oberflächen fort. Sie tragen Ultraschallprüfköpfe, Wirbelstromsonden oder Kamerasysteme und ermöglichen die flächendeckende Abtastung von Tankwandungen, Schiffsrümpfen, Druckbehältern, Brückenplatten und Stahltürmen. Die Prüfbewegung wird mit hochgenauer Positionserfassung (Encoder, IMU, SLAM) verknüpft, sodass jede Messung einem Koordinatenpunkt auf dem Bauteil zugeordnet werden kann. Ergebnis ist ein flächiges C-Bild oder eine Wanddickenkarte des geprüften Bauteils.
Automatische Schweißnahtprüfung mit Mehrachssystemen
Für die automatisierte Schweißnahtprüfung in der Fertigungslinie werden Mehrachs-Scanner und Portal-Robotersysteme eingesetzt, die mit Phased-Array-Ultraschall (PAUT) oder Tandem-UT-Systemen bestückt sind. Diese Systeme prüfen Schweißnähte mit hoher Reproduzierbarkeit, dokumentieren jeden Millimeter und erstellen normkonforme Prüfprotokolle ohne manuelle Eingriffe. In der Automobilindustrie werden Roboter zur vollautomatischen Prüfung von Widerstandspunktschweißungen und Lasernähten eingesetzt; in der Kerntechnik und im Druckbehälterbau überwiegen Phased-Array-Systeme an speziell entwickelten Scan-Vorrichtungen.
Drohnen (UAV) für Sichtprüfung und mehr
Unbemannte Luftfahrzeuge (Drohnen, UAV) ermöglichen die Sichtprüfung und Datenerfassung an schwer zugänglichen Bauwerken wie Windkraftanlagen (Rotorblätter, Turm), Kaminen, Brücken, Offshore-Jackets und Tankdächern. Mit hochauflösenden Kameras, Wärmebildkameras (Thermografie) oder Laser-Distanzmessern ausgerüstet, liefern Drohnen georeferenzierte Inspektionsdaten. Erste Systeme tragen auch Ultraschallprüfköpfe an ausfahrbaren Armen zur Wanddickenmessung.
KI-gestützte Auswertung und digitale Integration
Die Kombination von Robotik mit Künstlicher Intelligenz (KI) – insbesondere Convolutional Neural Networks (CNN) für die Bildverarbeitung – revolutioniert die Befundauswertung. Trainierte KI-Modelle erkennen und klassifizieren Befunde in Ultraschall-B-Bildern, Phased-Array-Sektorscanns, Radiografiefilmen und Drohnenfotos mit einer Geschwindigkeit und Konsistenz, die manuell nicht erreichbar ist. Falsch-Negativ-Raten können reduziert werden; gleichzeitig entlastet die Automatisierung der Erstbewertung die qualifizierten Prüfer für die abschließende Befundbeurteilung. Die Integration in digitale Zwillinge und Asset-Management-Systeme ermöglicht die lückenlose, lebenszyklusbegleitende Zustandsüberwachung von Anlagen.
Herausforderungen und Ausblick
Offene Herausforderungen sind die Normierung von KI-Auswertesystemen (Validierung, Qualifikation nach EN ISO 9712), die Cybersicherheit vernetzter Prüfsysteme, die Haftungsfragen bei autonomen Prüfentscheidungen sowie die Qualifikation von Bedien- und Auswertepersonal für neue Systemtypen. Mit zunehmender Rechenleistung und wachsenden Trainingsdatensätzen ist eine starke Ausweitung des KI-Einsatzes in allen ZfP-Methoden zu erwarten.