Welding in the World

, Volume 63, Issue 4, pp 1121–1131 | Cite as

Connected, digitalized welding production—Industrie 4.0 in gas metal arc welding

  • U. Reisgen
  • S. MannEmail author
  • K. Middeldorf
  • R. Sharma
  • G. Buchholz
  • K. Willms
Research Paper


The digitalization and thus the presence of far-reaching, networked information technology have led to fundamental and accelerated changes in society and technology in recent decades. Industrial production technology cannot be viewed isolated in this context and is thus confronted with new expectations on the one hand but also with great potential on the other. Initiatives such as “Industrie 4.0” from Germany, “Made in China 2015” from China, or “Industrial Internet Consortium” from the USA address the need for deliberate promotion of digitalized production systems but are often still at the conceptual stage. This paper describes the basic framework and core elements of Industrie 4.0 and places them in the context of gas metal arc welding (GMAW). Based on this, concepts for autonomous welding production and for utilizing networked information sources for the improvement of product quality are described. The described concepts show the potential added value of networked production systems for gas metal arc welding in terms of process and product optimization and the necessary methodological requirements.


Industrie 4.0 Gas metal arc welding Digitalized production 


Funding information

The authors would like to thank the German Research Foundation DFG for the support of the research work that has been carried out within the framework of the Cluster of Excellence “Internet of Production” (project ID 390621612) and the participating partners from the industry for their support.


  1. 1.
    Henning Kagerman et al. (2016) Industrie 4.0 in a Global Context: Strategies for Cooperating with International Partners (acatech study); MunichGoogle Scholar
  2. 2.
    Jodlbauer H (2018) Digitale Transformation der Wertschöpfung; KohlhammerGoogle Scholar
  3. 3.
    Reinhart G (2017) Handbuch Industrie 4.0; Carl Hanser VerlagGoogle Scholar
  4. 4.
    Roth A (2016) Einführung und Umsetzung von Industrie 4.0 – Grundlagen, Vorgehensmodell und Use Cases aus der Praxis; Springer GablerGoogle Scholar
  5. 5.
    Schircks AD (2017) und andere; Strategie für Industrie 4.0; Springer GablerGoogle Scholar
  6. 6.
    Vogel-Heuser B (2017) und andere; Handbuch Industrie 4.0 Band 1; Springer ViewegGoogle Scholar
  7. 7.
    Middeldorf K (2018) Schweißtechnische Fertigung – Ready for „Industrie 4.0“; Der Praktiker 1-2Google Scholar
  8. 8.
    Universität St. Gallen (2016) Forschungsprogramm digital business and transformation;
  9. 9.
    Reinhart G Vorwort; in: [2] a.a.OGoogle Scholar
  10. 10.
    Schircks AD Strategie 4.0 in der Organisation 4.0; in: [4] a.a.OGoogle Scholar
  11. 11.
    Schleidt D (2014) Das Ende eines Kunstwortes; Frankfurter Allgemeine Zeitung Verlagsspezial Industrie 4.0; 18. NovemberGoogle Scholar
  12. 12.
    Löffler K, Hengesbach S Photonik – ein integraler Bestandteil der Industrie 4.0; Lasertagung 2016; DVS – Bericht 328Google Scholar
  13. 13.
    FIR RWTH Aachen (2015) Smart operations – WhitepaperGoogle Scholar
  14. 14.
    Reisgen U, Middeldorf K, Sharma R, Willms K, Buchholz G, Mann, S (2018) Vernetzte, digitalisierte, schweißtechnische Fertigung – Industrie 4.0 beim Metall-Schutzgasschweißen, DVS Congress, Friedrichshafen, GermanyGoogle Scholar
  15. 15.
    DIN / DKE (2015) Deutsche Normungs-Roadmap Industrie 4.0Google Scholar
  16. 16.
    Pfeiffer S Industrie 4.0 und die Digitalisierung der Produktion – Hype oder Megatrend; Aus Politik und Zeitgeschichte 31-32 / 2015Google Scholar
  17. 17.
    Bauer W und andere; Weiterbildung und Kompetenzentwicklung für die Industrie 4.0; in: [5] a.a.OGoogle Scholar
  18. 18.
    Fecht N, Thoss A Quo vadis, Industrie 4.0/2016;
  19. 19.
    Kleinemeier M Von der Unternehmenspyramide zu Unternehmenssteuerungs-Netzwerken; in: Vogel-Heuser, B. und andere, a.a.OGoogle Scholar
  20. 20.
    Nyhuis P und andere; Veränderung in der Produktionsplanung und –steuerung; in: [2] a.a.OGoogle Scholar
  21. 21.
    Gorecky D u. a.; Wandelbare modulare Automatisierungssysteme; in: [2] a.a.OGoogle Scholar
  22. 22.
    WGP – Wissenschaftliche Gesellschaft für Produktionstechnik (2016) WGP-Standpunkt Industrie 4.0Google Scholar
  23. 23.
    Schuh G und andere; Geschäftsmodell-Innovationen; in: [2] a.a.OGoogle Scholar
  24. 24.
    Pfeiffer S und andere; Industrie 4.0 – Qualifizierung 2025; VDMA 2016Google Scholar
  25. 25.
    Reinhart G und andere; Der Mensch in der Produktion von Morgen; in: 72/ a.a.OGoogle Scholar
  26. 26.
    Gausemeier J, Wiesecke J (2017) Mit Industrie 4.0 zum Unternehmenserfolg – Integrative Planung von Geschäftsmodellen und Wertschöpfungssystemen. Heinz-Nixdorf Institut, Universität PaderbornGoogle Scholar
  27. 27.
    Reisgen U, Purrio M, Buchholz G, Willms K (2014) Machine vision system for online weld pool observation of gas metal arc welding processes. Welding in the World 58(5):707–711CrossRefGoogle Scholar
  28. 28.
    Reisgen U, Lozano Ph, Mann S, Buchholz G, Willms K (2015) Process control of gas metal arc welding processes by optical weld pool observation with combined quality models. In: 11th IEEE International Conference on Automation Science and Engineering, CASE, Gothenburg, Sweden, 25. - 26, pp 407–410Google Scholar
  29. 29.
    Reisgen U, Mann S, Lozano P, Buchholz G, Willms K, Jaeschke B (2017) Model-based description of arc length as a synergetic system parameter in pulsed GMAW. Welding in the World 61(6):1169–1179CrossRefGoogle Scholar
  30. 30.
    Reisgen U, Beckers M, Willms K, Buchholz G (2010) Einsatz der Ersatzmodellierung bei der Automatisierung von MSG-Schweißverfahren. DVS-Berichte Band 267:346–351Google Scholar
  31. 31.
    Reisgen U, Beckers M, Willms K, Buchholz G (2010) Einsatz und Vorgehensweise bei der Ersatzmodellierung beim Impulslichtbogenschweißverfahren. DVS-Berichte Band 268:79–84Google Scholar
  32. 32.
    Reisgen U, Willms K, Beckers M, Buchholz G, Voigt H-M, Harder W (2011) Modellbasierte Bausteine für die Automatisierung beim MSG-Schweißen. Schweißen und Schneiden 63(6):312–318Google Scholar
  33. 33.
    Reisgen U, Purrio M, Buchholz G, Willms K (2013) Possibilities of a control of the droplet detachment in pulsed gas metal arc welding. Welding in the World 57(5):701–706CrossRefGoogle Scholar
  34. 34.
    Reisgen U, Beckers M, Willms K, Buchholz G, Lose J, Perge J, Schmitt R (2011) Model based self optimisation for production processes. In: 4th International Conference on Changeable, Agile, Reconfigurable and Virtual Production (CARV2011), Montreal, CanadaGoogle Scholar
  35. 35.
    Reisgen U, Beckers M, Willms, K, Buchholz G Combining simulation and surrogate modelling for self-optimisation strategies in gas metal arc welding processes. In: Self-X in engineering, KI 2010, KarlsruheGoogle Scholar
  36. 36.
    Reisgen U, Beckers M, Buchholz G, Willms K (2012) Progress towards model based optimisation of gas metal arc welding processes. Welding in the World 56(9/10):35–40CrossRefGoogle Scholar

Copyright information

© International Institute of Welding 2019

Authors and Affiliations

  1. 1.Welding and Joining Institute (ISF)RWTH Aachen UniversityAachenGermany
  2. 2.Conversio Change Management UGCologneGermany
  3. 3.FEF Forschungs- und Entwicklungsgesellschaft Fügetechnik GmbHAachenGermany

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