Wire Insights Podcast - Episode 8: Prüfkompetenz beim Vormaterial mit Fokus auf Oberflächenprüfung

Intro

Host: Willkommen zu Wire Insights, dem Podcast von voestalpine Wire Technology. Hier sprechen wir über Entwicklungen, Technologien und Lösungen, die unsere Branche prägen – von der Werkstofftechnik bis zur industriellen Anwendung. Sie erhalten fundierte Einblicke in aktuelle Projekte und deren praktische Bedeutung.

In dieser Episode widmen wir uns einem Thema, das oft im Hintergrund bleibt, aber entscheidend für Qualität, Sicherheit und Produktivität ist: Prüfkompetenz beim Vormaterial mit Fokus auf Oberflächenprüfung. Qualität beginnt nicht erst im Ziehprozess, sondern bereits beim Knüppel. Fehler, die dort entstehen oder unentdeckt bleiben, beeinflussen die gesamte nachgelagerte Fertigung – bis hin zum Endprodukt.

Die beiden Unternehmen voestalpine Stahl Donawitz und voestalpine Rail Technology spielen dabei eine Schlüsselrolle in der Vormaterialproduktion und im Walzprozess. voestalpine Stahl Donawitz liefert die Werkstoffkompetenz und entwickelt neue Stähle sowie KI-basierte Prüfsysteme. voestalpine Rail Technology stellt sicher, dass die Knüppel nach dem Walzen fehlerfrei sind – durch modernste Inline-Prüfung und Sensorik. Nur einwandfreies Vormaterial ermöglicht eine stabile Drahtproduktion und höchste Qualität.

Dazu begrüße ich zwei Experten:
Gerald Klösch, Leiter der Produkt-, Prozess- und Werkstoffentwicklung bei voestalpine Stahl Donawitz und Robert Windisch, Leiter des Schienenwalzwerks bei voestalpine Rail Technology, Herzlich willkommen und vielen Dank, dass Sie heute hier sind.

Vorstellung und Einstieg

Host: Herr Klösch, Sie arbeiten seit vielen Jahren an neuen Werkstoffen und Produktionsprozessen. Welche Aufgaben umfasst Ihr Bereich?

Klösch: Ich leite seit 2012 die Produkt-, Prozess- und Werkstoffentwicklung. Unser Fokus liegt auf der Optimierung metallurgischer Konzepte, der Entwicklung neuer Stähle und der Gestaltung robuster, energieeffizienter Prozesse. Ein wichtiger Schwerpunkt sind KI-basierte Systeme, die uns helfen, Qualitätsrisiken frühzeitig zu erkennen. Darüber hinaus kooperieren wir eng mit Universitäten und Forschungsinstituten, um innovative Ansätze schnell in industrielle Abläufe zu übertragen.

Host: Vielen Dank. Herr Windisch, Sie verantworten das Schienenwalzwerk. Was gehört zu Ihrem täglichen Aufgabenbereich?

Windisch: Mein Verantwortungsbereich umfasst die gesamte Prozesskette – vom Vormaterial über Erwärmen, Walzen und Wärmebehandlung bis hin zum Richtprozess von Schienen, Oberbaumaterialien und Halbzeugen. Wir stellen sicher, dass Profilgenauigkeit, Oberflächenqualität und Prozessstabilität jederzeit eingehalten werden. Dazu gehört auch der Betrieb und die kontinuierliche Weiterentwicklung unserer Anlagen, einschließlich moderner Mess- und Prüftechnik.

Teil 1 – Bedeutung der Prüfkompetenz beim Vormaterial

Host: Herr Windisch, warum beginnt Qualität aus Ihrer Sicht nicht im Ziehprozess, sondern bereits beim Knüppel?

Windisch: Das Vormaterial ist die Grundlage für alles. Wenn hier Fehler auftreten, können sie sich durch die gesamte Prozesskette ziehen – im schlimmsten Fall bis ins Endprodukt. Durch unsere 100 % Inline-Prüfung der Knüppeloberflächen erkennen wir Fehler frühzeitig und minimieren dadurch Nacharbeit, Ausschuss und Prozessrisiken. Wir verfolgen konsequent eine Null-Fehler-Philosophie, diese gilt für Schienen als auch für Halbzeuge.

Für unsere Kund:innen bedeutet das: höhere Prozesssicherheit, stabilere Weiterverarbeitung und reduzierte Kosten. Die unmittelbare Erkennung von Oberflächenfehlern oder Profilabweichungen ermöglicht es uns, Walzparameter anzupassen oder Walzen und Armaturen in der Linie nachzubearbeiten. Das spart Zeit und verhindert potenzielle Qualitätsprobleme, bevor sie entstehen.

Teil 2 – Prozess und Technologie im Walzwerk

Host: Welche Technologien setzen Sie ein, um Profil- und Oberflächenqualität sicherzustellen?

Windisch: Wir nutzen für alle unsere Produkte ein Laser-Lichtschnittverfahren, das die Schiene oder den Knüppel sowohl im heißen als auch im kalten Zustand hochpräzise vermisst. Mit bis zu 5.000 Schnitten pro Sekunde entsteht ein vollständiges 3D-Profil, aus dem wir Abweichungen sofort ableiten können. Dieses Verfahren arbeitet zuverlässig selbst unter hohen Temperaturen und schwierigen Umgebungsbedingungen.

Eine der größten Herausforderungen zur Herstellung all unserer Produkte ist die Temperaturführung. Das Halbzeug-Material erreicht, im Gegensatz zu ca. 900°C heißen Schienen, bis zu 1.100 °C, und die Temperatur variiert entlang der Knüppellänge. Mit hydraulischen Walzspaltregelungen, automatischer Gerüstvorspannung, Minimalzugregelung und einer entsprechend langsamen Abkühlung am Kühlbett stellen wir dennoch eine konstante Profilqualität sicher.

Geradheit und Verdrehung sind ebenfalls entscheidend, insbesondere für nachgelagerte Prozesse, im Speziellen die Wiedererwärmung im Hubbalkenofen. Dies kann durch die eingesetzten Richtmaschinen in horizontaler und vertikaler Richtung an den abgekühlten Knüppeln gewährleistet werden.

Host: Welchen Einfluss hat die Anlagenqualität auf die Produktqualität?

Windisch: Die Qualität unserer Produkte hängt direkt von der Präzision und Zuverlässigkeit der Anlagen ab. Hochwertige Walzgerüste, Richtmaschinen und Messsysteme sind entscheidend, um Profilgenauigkeit und Oberflächenqualität konstant sicherzustellen – selbst unter extremen Bedingungen wie hohen Temperaturen und Vibrationen. Automatisierte Systeme reduzieren Bedienfehler und erhöhen die Prozessstabilität.

Wir überwachen alle Prozessparameter in Echtzeit über Hochtemperatursensorik, Pyrometer und Sonden. Diese Kombination aus moderner Anlagentechnik und kontinuierlicher Kontrolle garantiert stabile Prozesse, weniger Ausschuss und eine gleichbleibend hohe Produktqualität für unsere Kund:innen.

Host: Wie bleibt die Messgenauigkeit unter extremen Bedingungen gewährleistet?

Windisch: Hohe Temperaturen, Staub und Vibrationen stellen große Herausforderungen dar. Die Lösung: robuste Systeme in speziellen Gehäusen, mit entsprechenden Kühlsystemen sowie redundanten Sensorkonzepten.

Alle Messanlagen verfügen über Kühleinrichtungen für Kameras, Laser und Sonden. Laser und Pyrometer werden regelmäßig geprüft, kalibriert und bei Bedarf ersetzt. Bei Sonden setzen wir konsequent die „2-aus-3“-Messung ein – drei Sonden, zwei müssen übereinstimmen.

Host: Kann die manuelle Endkontrolle künftig vollständig entfallen?

Windisch: Kurz gesagt: Nein. Die automatische Prüfung liefert wichtige Daten für Prozesssteuerung und Frühwarnsysteme. Während des Walzprozesses erfolgt zusätzlich eine manuelle Kontrolle – visuell oder durch Probenmessung. Die Endkontrolle bleibt bewusst in menschlicher Hand, um die normgerechte Qualitätsfreigabe sicherzustellen.

Host: Wie wirkt sich die direkte Verladung im Lohnwalzverfahren auf Logistik und Kosten aus?

Windisch: Durch Just-in-Time-Verladung der Knüppel entfällt die Zwischenlagerung im Adjustagebereich vollständig. Das senkt Lagerkosten, reduziert Materialbewegungen und verkürzt Durchlaufzeiten. Für Kund:innen bedeutet das eine besonders effiziente Materialbereitstellung.

Teil 3 – KI-gestützte Oberflächenprüfung

Host: Herr Klösch, wie funktioniert das KI-gestützte Oberflächenprüfsystem?

Klösch: Nach dem letzten Walzgerüst wird der heiße Knüppel mit Farbkameras an allen vier Seiten analysiert. Das KI-System rastert die Oberfläche meanderförmig ab und erkennt Fehler anhand trainierter Muster und Fehlerklassen.
Es bewertet Pixelhelligkeiten im Sliding-Window-Verfahren und identifiziert typische Defekte wie Längs- und Querrisse, Kantenrisse oder mechanische Schäden.
Zunder wird erkannt, aber bewusst nicht als relevanter Fehler klassifiziert – ein wichtiger Schritt zur Vermeidung von Fehlinterpretationen.
Die Erkennungsrate liegt derzeit bei über 85 % und steigt mit jeder Trainingsiteration.

Host: Welche Kameratechnologie kommt zum Einsatz?

Klösch: Wir nutzen Kameras im sichtbaren Lichtspektrum. Durch die gezielte Auswahl von Wellenlängen (Rot, Grün, Blau) optimieren wir die Kontraste. Zusätzlich sorgen Blaulicht-LEDs für bessere Sichtbarkeit feiner Oberflächenfehler.
Die Kameras sind in gekühlten, staubgeschützten Gehäusen mit Gasüberdruck verbaut. Der Kameraaufnehmer ist vibrationsentkoppelt montiert, um stabile Bilder zu gewährleisten.

Host: Wie geht das System mit unbekannten Fehlern um?

Klösch: Wenn die Zugehörigkeitswahrscheinlichkeit zu keiner bekannten Klasse überschritten wird, markiert das System den Befund als „Unknown“. Diese Fälle werden manuell bewertet und in den Trainingsdatensatz übernommen.
Wir führen wöchentliche, strukturierte Labeling-Prozesse durch, um das Modell kontinuierlich zu verbessern. Zudem erkennt die KI zunehmend, in welchen Klassen sie unsicher ist, und sammelt dort gezielt zusätzliche Daten.
Das bedeutet für Kund:innen: frühzeitige Fehlererkennung, weniger Ausschuss und Nacharbeit. Gleichzeitig behalten wir die Datenhoheit, da wir keine „Black-Box“-Lösungen einsetzen.

Host: Können Sie das Thema Datenhoheit und Eigenentwicklung etwas genauer erläutern?

Klösch: Prozessdaten sind unser wertvollstes Gut. Bei kommerziellen Kauflösungen werden Daten zwangsläufig mit dem Hersteller geteilt, damit dessen Algorithmen lernen und die Auswertung verbessern können. Das birgt Risiken: Die Daten fließen in externe Systeme, und die Auswertealgorithmen bleiben eine „Black Box“ – nicht transparent und nicht anpassbar an unsere spezifischen Anforderungen.
Deshalb haben wir uns für eine Eigenentwicklung entschieden. So behalten wir die volle Kontrolle über unsere Daten und können Algorithmen gezielt an unsere Prozesse anpassen und kontinuierlich verbessern. Die Entwicklung erfolgte gemeinsam mit langjährigen Forschungspartnern und wird laufend optimiert.
Das Ergebnis: transparente Algorithmen, Datenhoheit innerhalb der voestalpine und Lösungen, die unser Know-how schützen und nicht für das Training externer Systeme genutzt werden.

Teil 4: Zukunft und Innovation

Host: Wenn wir in die Zukunft blicken, welche Weiterentwicklungen sind geplant?

Klösch: Wir arbeiten  an der Weiterentwicklung von KI-Modellen für die Inline-Rissprüfanlage sowie an Ultraschallprüfkonzepten im laufenden Produktionsfluss. Damit können wir künftig auch die innere Qualität des Knüppels inline messen – ein entscheidender Schritt für höhere Prozesssicherheit.

Windisch: Auf Hardwareseite testen wir zusätzlich zum Laser-Lichtschnittverfahren eine neue Phased Array-Technik, speziell zur Detektion von Rissen am Knüppel.  Zudem erfolgt im kommenden Geschäftsjahr die Implementierung einer Inline-Ultraschall-Prüfung.

Outro

Host: Vielen Dank, Herr Klösch und Herr Windisch, für die spannenden Einblicke in die Vormaterialprüfung und die zugrunde liegenden Technologien.
Weitere Informationen finden Sie auf der Website der voestalpine Wire Technology oder nehmen Sie direkt Kontakt mit uns auf. Danke fürs Zuhören und bis zur nächsten Episode von Wire Insights.

Weil Fehler, die im Knüppel entstehen oder unentdeckt bleiben, sich durch alle nachgelagerten Schritte ziehen können – bis hin zum Endprodukt. Eine zuverlässige Oberflächen- und Innenfehlerprüfung reduziert Ausschuss, minimiert Prozessrisiken und sorgt für stabile Weiterverarbeitung.

Nach dem letzten Walzgerüst erfassen Farbkameras alle vier Seiten des noch heißen Knüppels. Die KI analysiert die Oberfläche meanderförmig, erkennt typische Fehlerklassen wie Längs‑ und Querrisse oder Kantenrisse und filtert irrelevante Signale wie Zunder aus. So stellt das System sicher, dass nur tatsächliche Defekte gemeldet werden.

Solche Befunde werden als „Unknown“ markiert, anschließend manuell bewertet und in den Trainingsdatensatz aufgenommen. Dadurch lernt das System kontinuierlich dazu und verbessert seine Erkennungsrate regelmäßig.

Die voestalpine Wire Technology setzt bewusst auf eigene Algorithmen und Systeme. Das bedeutet: volle Kontrolle über Prozessdaten, keine Abhängigkeit von Black‑Box‑Lösungen und maximale Transparenz in der Fehlererkennung.

Zum Einsatz kommen Laser‑Lichtschnittverfahren, hydraulische Walzspaltregelungen, optimierte Kühlführungen, temperaturstabile Sensorik und Richtmaschinen. Diese Kombination ermöglicht präzise Profilgeometrie trotz extremer Bedingungen wie Hitze, Staub und Vibrationen.

Automatisierte Systeme liefern kontinuierliche Daten, doch die finale normgerechte Qualitätsfreigabe erfolgt bewusst durch erfahrene Fachkräfte. So wird sichergestellt, dass auch komplexe oder seltene Fehlerbilder korrekt bewertet werden.

Sie profitieren von einer höheren Prozesssicherheit, weniger Ausschuss, stabileren Weiterverarbeitungsprozessen und geringeren Gesamtkosten. Fehler werden früh erkannt – bevor sie zu teuren Problemen führen.

Mit gekühlten, staubgeschützten Sensorgehäusen, vibrationsentkoppelten Kameras und redundanten Messmethoden wie der „2‑aus‑3‑Messung“. Dadurch bleiben Messergebnisse auch bei hohen Temperaturen und starker Beanspruchung zuverlässig.

Geplant sind erweiterte KI‑Modelle zur Risserkennung, der Einsatz von Phased‑Array‑Technik und die Einführung einer Inline‑Ultraschallprüfung. Damit soll auch die innere Knüppelqualität im Produktionsfluss detektiert werden können.