A fenntarthatóságra törekedve az érzékelők csökkentik a ciklusidőket, az energiafelhasználást és a pazarlást, automatizálják a zárt hurkú folyamatvezérlést és növelik a tudást, új lehetőségeket nyitva az intelligens gyártás és struktúrák számára.#szenzorok #fenntarthatóság #SHM
Érzékelők a bal oldalon (fentről lefelé): hőáram (TFX), in-form dielektrikum (Lambient), ultrahang (University of Augsburg), eldobható dielektrikumok (Synthesites) és a fillérek és a hőelemek között Mikrohuzal (AvPro). Grafikonok (fent, az óramutató járásával megegyező irányban): Collo dielektromos állandó (CP) a kolloionos viszkozitás (CIV), gyanta ellenállás az idő függvényében (szintézisek) és a kaprolaktám beültetett előformák digitális modellje elektromágneses érzékelőkkel (CosiMo projekt, DLR ZLP, Augsburgi Egyetem).
Ahogy a globális ipar továbbra is kiemelkedik a COVID-19 világjárványból, a fenntarthatóság előtérbe helyezését helyezte előtérbe, ami megköveteli a pazarlás és az erőforrások (például energia, víz és anyagok) fogyasztásának csökkentését. Ennek eredményeként a gyártásnak hatékonyabbá és intelligensebbé kell válnia. .De ehhez információ kell.A kompozitok esetében honnan származnak ezek az adatok?
A CW 2020 Composites 4.0 cikksorozatában leírtak szerint az alkatrészminőség és a gyártás javításához szükséges mérések, valamint a mérések elvégzéséhez szükséges érzékelők meghatározása az intelligens gyártás első lépése. 2020-ban és 2021-ben a CW beszámolt a dielektromos érzékelőkről érzékelők, hőáram-érzékelők, száloptikai érzékelők és érintésmentes érzékelők ultrahangos és elektromágneses hullámokkal – valamint ezek képességeit bemutató projektek (lásd a CW online szenzortartalmát). Ez a cikk erre a jelentésre épül, és a kompozitban használt érzékelőket tárgyalja. Az anyagok, azok ígért előnyei és kihívásai, valamint a fejlesztés alatt álló technológiai környezet. Nevezetesen, hogy a kompozitiparban vezető szerepet betöltő vállalatok már most is felfedezik és navigálják ezt a területet.
Érzékelőhálózat a CosiMo-ban 74 érzékelőből álló hálózat – ebből 57 az Augsburgi Egyetemen kifejlesztett ultrahangos szenzor (jobb oldalon látható, világoskék pöttyök a felső és alsó formafélben) – a T-RTM fedél demonstrátora. CosiMo projekt hőre lágyuló kompozit akkumulátorokhoz öntve. A kép jóváírása: CosiMo projekt, DLR ZLP Augsburg, Augsburgi Egyetem
1. cél: Pénzt takaríthat meg. A CW 2021. decemberi blogja, az „Egyedi ultrahangos érzékelők a kompozit folyamatok optimalizálásához és vezérléséhez” leírja az Augsburgi Egyetemen (UNA, Augsburg, Németország) végzett 74 érzékelőből álló hálózat kifejlesztését a CosiMo számára. projekt egy elektromos autó akkumulátor fedelének gyártására (kompozit anyagok az intelligens szállításban).Az alkatrész hőre lágyuló gyanta transzfer öntéssel (T-RTM) készül, amely in situ polimerizálja a kaprolaktám monomert poliamid 6 (PA6) kompozittá.Markus Sause, professzor az UNA-nál és az UNA Mesterséges Intelligencia (AI) termelési hálózatának vezetője Augsburgban, elmagyarázza, miért olyan fontosak az érzékelők: „A legnagyobb előny, amit kínálunk, az, hogy a feldolgozás során mi történik a fekete dobozban. Jelenleg a legtöbb gyártó korlátozott rendszerrel rendelkezik ennek eléréséhez. Például nagyon egyszerű vagy speciális érzékelőket használnak, amikor gyanta infúziót használnak nagy repülőgép-alkatrészek előállításához. Ha az infúziós folyamat rosszul megy, akkor alapvetően egy nagy törmelék van. De ha van megoldási megoldása annak megértésére, hogy mi ment rosszul a gyártási folyamatban, és miért, akkor kijavíthatja és kijavíthatja, így sok pénzt takaríthat meg.”
A hőelemek az „egyszerű vagy specifikus érzékelők” példái, amelyeket évtizedek óta használnak a kompozit laminátumok hőmérsékletének monitorozására autoklávban vagy sütőben történő kikeményítés során. Még a sütők hőmérsékletének szabályozására vagy a fűtőtakarók hőmérsékletének szabályozására is használják őket kompozit javítófoltok kikeményítésére. termikus kötőanyagok.A gyantagyártók különféle érzékelőket használnak a laboratóriumban a gyanta viszkozitásának időbeli és hőmérsékleti változásainak nyomon követésére, hogy kikeményítsék a kikeményítő készítményeket.Ami azonban kialakulóban van, az az érzékelőhálózat, amely a gyártási folyamatot in situ képes megjeleníteni és irányítani több paraméter (pl. hőmérséklet és nyomás) és az anyag állapota (pl. viszkozitás, aggregáció, kristályosodás).
Például a CosiMo projekthez kifejlesztett ultrahangos érzékelő ugyanazokat az elveket használja, mint az ultrahangos vizsgálat, amely a kész kompozit alkatrészek roncsolásmentes vizsgálatának (NDI) alappillére lett.Petros Karapapas, a Meggitt (Loughborough, Egyesült Királyság) főmérnöke, "Célunk az, hogy a digitális gyártás felé haladva minimalizáljuk a jövőbeli alkatrészek gyártás utáni ellenőrzéséhez szükséges időt és munkát." A Materials Center (NCC, Bristol, Egyesült Királyság) együttműködése egy Solvay (Alpharetta, GA, USA) EP 2400 gyűrű monitorozásának bemutatására az RTM alatt a Cranfield Egyetemen (Cranfield, Egyesült Királyság) kifejlesztett lineáris dielektromos érzékelővel. Az oxigyanta áramlása és térhálósodása 1,3 m hosszú, 0,8 m széles és 0,4 m mély kompozit héj kereskedelmi repülőgép-hajtóművek hőcserélőjéhez. „Miközben megvizsgáltuk, hogyan készítsünk nagyobb, nagyobb termelékenységű összeállításokat, nem engedhetjük meg magunknak, hogy elvégezzük az összes hagyományos utófeldolgozási ellenőrzést és minden alkatrész tesztelése” – mondta Karapapas. „Jelenleg tesztpaneleket készítünk ezekhez az RTM-alkatrészekhez, majd mechanikai teszteket végzünk a kikeményedési ciklus validálására. De ezzel az érzékelővel ez nem szükséges.”
A Collo Probe bemerül a festékkeverő edénybe (zöld kör a tetején), hogy érzékelje, mikor fejeződött be a keverés, így időt és energiát takarít meg. A kép jóváírása: ColloidTek Oy
„Nem az a célunk, hogy egy újabb laboratóriumi eszköz legyünk, hanem az, hogy a gyártórendszerekre összpontosítsunk” – mondja Matti Järveläinen, a ColloidTek Oy (Kolo, Tampere, Finnország) vezérigazgatója és alapítója. A CW 2022. januári „Fingerprint Liquids for Composites” blogja a Collo elektromágneses mező (EMF) érzékelők, jelfeldolgozás és adatelemzés kombinációja bármilyen folyadék, például monomerek, gyanták vagy ragasztók „ujjlenyomatának” mérésére. „Amit kínálunk, az egy új technológia, amely valós időben közvetlen visszacsatolást biztosít, így Ön jobban megértse, hogyan működik valójában a folyamat, és reagáljon, ha valami rosszul sül el” – mondja Järveläinen. „Szenzoraink a valós idejű adatokat érthető és használható fizikai mennyiségekké alakítják át, például reológiai viszkozitássá, ami lehetővé teszi a folyamatok optimalizálását. Például lerövidítheti a keverési időt, mert jól láthatja, mikor fejeződött be a keverés. Ezért a You segítségével növelheti a termelékenységet, energiát takaríthat meg és csökkentheti a selejt mennyiségét a kevésbé optimalizált feldolgozáshoz képest.”
2. cél: Növelje a folyamatismeretet és a vizualizációt. Az olyan folyamatok esetében, mint az aggregáció, Järveläinen azt mondja: „Nem sok információ látható csupán egy pillanatfelvételből. Csak mintát veszel, bemész a laborba, és megnézed, milyen volt percekkel vagy órákkal ezelőtt. Olyan ez, mint az autópályán vezetni, óránként Nyisd ki a szemed egy percre, és próbáld megjósolni, merre halad az út.” Sause egyetért azzal, hogy a CosiMo-ban kifejlesztett szenzorhálózat „segít abban, hogy teljes képet kapjunk a folyamatról és az anyag viselkedéséről. Láthatunk helyi hatásokat a folyamat során, válaszul a részvastagság változásaira vagy az integrált anyagokra, mint például a habmag. Mi arra törekszünk, hogy információt nyújtsunk arról, hogy valójában mi történik a formában. Ez lehetővé teszi különböző információk meghatározását, például az áramlási front alakját, az egyes részidők érkezését és az aggregáció mértékét az egyes szenzorhelyeken.
A Collo együttműködik az epoxi ragasztók, festékek és még a sör gyártóival is, hogy folyamatprofilokat hozzanak létre minden egyes gyártott tételhez. Mostantól minden gyártó megtekintheti folyamatának dinamikáját, és optimalizáltabb paramétereket állíthat be, és figyelmezteti a beavatkozást, ha a tételek nem felelnek meg a specifikációnak. stabilizálja és javítja a minőséget.
Videó az áramlási frontról egy CosiMo részben (a befecskendezés bejárata a fehér pont a közepén) az idő függvényében, egy in-form érzékelő hálózat mérési adatai alapján. A kép forrása: CosiMo projekt, DLR ZLP Augsburg, University of University Augsburg
„Tudni akarom, mi történik az alkatrészgyártás során, nem pedig kinyitni a dobozt, és megnézni, mi történik utána” – mondja Meggitt's Karapapas.” A Cranfield dielektromos érzékelőivel kifejlesztett termékek lehetővé tették számunkra, hogy lássuk az in situ folyamatot, és mi is tudtuk hogy ellenőrizze a gyanta kikeményedését." Az alább ismertetett mind a hat érzékelőtípus használatával (nem teljes lista, csak egy kis választék, beszállítók is) nyomon követhető a térhálósodás/polimerizáció és a gyanta áramlása. Egyes érzékelők további képességekkel is rendelkeznek, és a kombinált érzékelőtípusok bővíthetik a nyomon követési és megjelenítési lehetőségeket kompozit fröccsöntés során. Ezt a CosiMo során mutatták be, amely ultrahangos, dielektromos és piezorezisztív in-mode érzékelőket használt a hőmérséklet és nyomás mérésére a Kistler (Winterthur, Svájc) cégnél.
3. cél: Csökkentse a ciklusidőt. A Collo érzékelők képesek mérni a kétkomponensű, gyorsan kikeményedő epoxi egyenletességét, mivel az A és B komponenseket összekeverik és befecskendezik az RTM során, valamint a forma minden olyan helyére, ahol az érzékelőket elhelyezik. gyorsabban kikeményedő gyanták az olyan alkalmazásokhoz, mint az Urban Air Mobility (UAM), amelyek gyorsabb kötési ciklust biztosítanak a jelenlegi egykomponensű epoxikhoz, például az RTM6-hoz képest.
A Collo érzékelők az epoxi gáztalanítását, befecskendezését és kikeményítését, valamint az egyes folyamatok befejeződését is felügyelhetik és megjeleníthetik. A kikeményedés befejezését és a feldolgozott anyag aktuális állapotán alapuló egyéb folyamatokat (a hagyományos idő- és hőmérsékletreceptekkel szemben) anyagállapot-kezelésnek nevezzük. (MSM). Az olyan vállalatok, mint az AvPro (Norman, Oklahoma, USA) évtizedek óta követik az MSM-et, hogy nyomon kövessék az alkatrészek anyagainak és folyamatainak változásait, mivel az üvegesedési hőmérsékletre (Tg), viszkozitásra, polimerizációra és/vagy specifikus célokra törekszik. kristályosítás .Például érzékelők hálózatát és a CosiMo digitális elemzését használták az RTM prés és forma felmelegítéséhez szükséges minimális idő meghatározására, és megállapították, hogy a maximális polimerizáció 96%-a 4,5 perc alatt érhető el.
Az olyan dielektromos érzékelők beszállítói, mint a Lambient Technologies (Cambridge, MA, USA), a Netzsch (Selb, Németország) és a Synthesites (Uccle, Belgium) szintén bizonyították, hogy képesek csökkenteni a ciklusidőket. A Synthesites kutatás-fejlesztési projektje a Hutchinson kompozitgyártókkal (Párizs, Franciaország) ) és a Bombardier Belfast (jelenleg a Spirit AeroSystems (Belfast, Írország)) jelentése szerint a gyanta ellenállásának és hőmérsékletének valós idejű mérései alapján az Optimold adatgyűjtő egység és az Optiview Software becsült viszkozitásra és Tg-re konvertál.„A gyártók láthatják a Tg-t. valós időben, így eldönthetik, mikor állítsák le a keményedési ciklust” – magyarázza Nikos Pantelelis, a Synthesites igazgatója. „Nem kell várniuk a szükségesnél hosszabb átviteli ciklus befejezésére. Például az RTM6 hagyományos ciklusa egy 2 órás teljes kikeményedés 180°C-on. Láttuk, hogy ez egyes geometriákban 70 percre is lerövidíthető. Ezt az INNOTOOL 4.0 projekt is bemutatta (lásd „Az RTM felgyorsítása hőáram-érzékelőkkel”), ahol a hőáram-érzékelő használatával az RTM6 térhálósodási ciklusa 120 percről 90 percre rövidült.
4. cél: Adaptív folyamatok zárt hurkú vezérlése. A CosiMo projekt végső célja a zárt hurkú vezérlés automatizálása a kompozit alkatrészek gyártása során. Ez a célja a ZAero és az iComposite 4.0 projekteknek is, amelyekről a CW számolt be. 2020 (30-50%-os költségcsökkentés). Vegye figyelembe, hogy ezek különböző folyamatokat foglalnak magukban – prepreg szalag (ZAero) automatizált elhelyezése és szálpermetezés, összehasonlítva a CosiMo for RTM nagynyomású T-RTM-mel, gyorsan kötő epoxival (iComposite 4.0).Minden ezek közül a projektek közül érzékelőket használnak digitális modellekkel és algoritmusokkal, hogy szimulálják a folyamatot és megjósolják a kész rész eredményét.
A folyamatvezérlést lépések sorozatának tekinthetjük – magyarázta Sause. Az első lépés az érzékelők és a folyamatberendezések integrálása – mondta –, hogy „vizualizáljuk, mi történik a fekete dobozban és milyen paramétereket kell használni. A többi néhány lépés, talán a zárt hurkú vezérlés fele, a stop gomb megnyomásával beavatkozhat, hangolhatja a folyamatot és megakadályozhatja az elutasított alkatrészeket. Utolsó lépésként kifejleszthet egy digitális ikertestvért, amely automatizálható, de beruházást igényel a gépi tanulási módszerekbe is.” A CosiMo-ban ez a beruházás lehetővé teszi az érzékelők számára, hogy adatokat tápláljanak be a digitális ikerbe, az élelemzést (a gyártósor szélén végzett számítások a központi adattárból végzett számításokkal szemben) az áramlási front dinamikájának, a textil előformánkénti száltérfogat-tartalomnak az előrejelzésére használják. és a lehetséges száraz foltok.” Ideális esetben olyan beállításokat adhat meg, amelyek lehetővé teszik a zárt hurkú vezérlést és a folyamat hangolását” – mondta Sause. Ezeket az információkat az anyag optimalizálására is felhasználhatja.”
Ennek során a vállalatok érzékelőket használnak a folyamatok automatizálására. A Synthesites például ügyfeleivel azon dolgozik, hogy érzékelőket integráljon olyan berendezésbe, amely lezárja a gyanta bemenetét, amikor az infúzió befejeződött, vagy bekapcsolja a hőprést, amikor elérte a kívánt térhálósodást.
Järveläinen megjegyzi, hogy annak meghatározásához, hogy melyik érzékelő a legmegfelelőbb az egyes felhasználási esetekre, „meg kell értenie, hogy milyen változásokat kíván követni az anyagban és a folyamatban, majd rendelkeznie kell egy analizátorral”. Az analizátor a lekérdező vagy adatgyűjtő egység által gyűjtött adatokat veszi fel. nyers adatokat, és azokat a gyártó által használható információkká alakítják át.” Valójában sok céget látunk, akik érzékelőket integrálnak, de aztán nem csinálnak semmit az adatokkal” – mondta Sause. Elmagyarázta, hogy „rendszerre van szükség az adatgyűjtés, valamint egy adattárolási architektúra, amely képes feldolgozni az adatokat.”
„A végfelhasználók nem csak nyers adatokat akarnak látni” – mondja Järveläinen. Azt akarják tudni, „Optimalizált a folyamat?” Mikor tehető meg a következő lépés?” Ehhez több érzékelőt kell kombinálni. elemzéshez, majd a folyamat felgyorsításához használjon gépi tanulást." A Collo és a CosiMo csapata által használt élelemzési és gépi tanulási megközelítés viszkozitástérképekkel, a gyantaáramlási front numerikus modelljeivel, valamint a folyamatparaméterek és a gépek végső vezérlésének képességével érhető el.
Az Optimold egy a Synthesites által a dielektromos érzékelőihez kifejlesztett elemző. A Synthesites Optiview szoftvere által vezérelt Optimold egység hőmérséklet- és gyantaellenállás méréseket használ a valós idejű grafikonok kiszámításához és megjelenítéséhez a gyanta állapotának nyomon követéséhez, beleértve a keverési arányt, a kémiai öregedést, a viszkozitást, a Tg-t. és kikeményedési foka.Használható prepreg és folyadékképző folyamatokban.Az Optiflow külön egységet használ az áramlás figyelésére.A Synthesites kifejlesztett egy térhálósodási szimulátort is, amely nem igényel kikeményedési érzékelőt a formában vagy alkatrészben, hanem egy hőmérséklet-érzékelő és gyanta/prepreg minták ebben az elemző egységben. „Ezt a legmodernebb módszert használjuk az infúzióhoz és a ragasztós keményítéshez a szélturbinák lapátjainak gyártásához” – mondta Nikos Pantelelis, a Synthesites igazgatója.
A Synthesites folyamatvezérlő rendszerek érzékelőket, Optiflow és/vagy Optimold adatgyűjtő egységeket, valamint OptiView és/vagy Online Resin Status (ORS) szoftvert integrálnak. A kép jóváírása: Synthesites, szerkesztette: The CW
Ezért a legtöbb szenzorszállító saját analizátort fejlesztett ki, néhányan gépi tanulást használnak, míg mások nem. De a kompozit gyártók saját egyedi rendszereiket is kifejleszthetik, vagy készen kapható műszereket vásárolhatnak, és módosíthatják azokat, hogy megfeleljenek az egyedi igényeknek. Az analizátor képessége azonban csak egy tényezőt kell figyelembe venni.Sok más is van.
Az érintkezés szintén fontos szempont a használandó érzékelő kiválasztásakor. Előfordulhat, hogy az érzékelőnek érintkeznie kell az anyaggal, a lekérdező készülékkel vagy mindkettővel. Például a hőáram- és az ultrahangos érzékelők behelyezhetők egy RTM formába 1-20 mm-re a felület – a pontos megfigyelés nem igényli az öntőformában lévő anyaggal való érintkezést.Az ultrahangos érzékelők a használt frekvenciától függően különböző mélységű alkatrészeket is lekérdezhetnek.A Collo elektromágneses érzékelők folyadékok vagy alkatrészek mélységét is képesek leolvasni – 2-10 cm, attól függően a kihallgatás gyakoriságáról – és a gyantával érintkező nem fém tartályokon vagy szerszámokon keresztül.
Jelenleg azonban a mágneses mikrohuzalok (lásd „A kompozitok belsejében lévő hőmérséklet és nyomás érintésmentes figyelése”) az egyetlen érzékelők, amelyek képesek lekérdezni a kompozitokat 10 cm-es távolságból. Ennek az az oka, hogy elektromágneses indukciót használ az érzékelő válaszának kiváltására, amely be van ágyazva a kompozit anyagba.Az AvPro ThermoPulse mikrohuzal-érzékelőjét, amely a tapadó kötőrétegbe ágyazva, egy 25 mm vastag szénszálas laminátumon keresztül lekérdezte a hőmérséklet mérésére a kötési folyamat során.Mivel a mikrohuzalok szőrös átmérője 3-70 mikron, nem befolyásolják a kompozit vagy a kötési teljesítményt.Valamivel nagyobb, 100-200 mikron átmérőjű száloptikai érzékelők is beágyazhatók a szerkezeti tulajdonságok romlása nélkül.Azonban, mivel fényt használnak a méréshez, az optikai érzékelőknek vezetékes csatlakozással kell rendelkezniük a Ugyanígy, mivel a dielektromos érzékelők feszültséget használnak a gyanta tulajdonságainak mérésére, ezeket is egy lekérdezőhöz kell csatlakoztatni, és a legtöbbnek érintkeznie kell az általuk figyelt gyantával is.
A Collo Probe (felső) érzékelő folyadékokba meríthető, míg a Collo Plate (alul) egy edény/keverőedény vagy folyamatcsövek/tápvezeték falába szerelhető. A kép jóváírása: ColloidTek Oy
Az érzékelő hőmérsékleti képessége egy másik kulcsfontosságú szempont. Például a legtöbb készen kapható ultrahangos érzékelő általában 150 °C-ig terjedő hőmérsékleten működik, de a CosiMo részeit 200 °C feletti hőmérsékleten kell kialakítani. Ezért az UNA ultrahangos érzékelőt kellett tervezni ezzel a képességgel.A Lambient eldobható dielektromos érzékelői 350°C-ig használhatók alkatrészfelületeken, újrafelhasználható in-form érzékelői pedig 250°C-ig használhatók. Az RVmagnetics (Kassa, Szlovákia) fejlesztése mikrohuzalos érzékelője kompozit anyagokhoz, amelyek ellenállnak az 500°C-on történő kikeményedésnek. Míg magának a Collo érzékelőtechnológiának nincs elméleti hőmérsékleti korlátja, a Collo Plate edzett üvegpajzsát és a Collo Probe új poliéter-éterketon (PEEK) házát is tesztelték. Järveläinen szerint 150°C-os folyamatos üzemre. Mindeközben a PhotonFirst (Alkmaar, Hollandia) poliimid bevonatot használt, hogy 350°C-os üzemi hőmérsékletet biztosítson a SuCoHS projekt száloptikai érzékelőjének a fenntartható és költséghatékonyság érdekében. hatékony magas hőmérsékletű kompozit.
Egy másik szempont, amelyet figyelembe kell venni, különösen a telepítésnél, hogy az érzékelő egyetlen ponton mér, vagy több érzékelőponttal rendelkező lineáris érzékelő. Például a Com&Sens (Eke, Belgium) száloptikai érzékelők akár 100 méter hosszúak is lehetnek, és jó tulajdonságokkal rendelkeznek. 40 szálas Bragg-rács (FBG) érzékelési pontig, legalább 1 cm-es távolsággal.Ezeket az érzékelőket 66 méter hosszú kompozit hidak szerkezeti állapotának megfigyelésére (SHM) és a gyantaáramlás figyelésére használták a nagy hídfedélzetek infúziója során. az egyedi pontérzékelők egy ilyen projekthez nagyszámú érzékelőt és sok telepítési időt igényelnének. Az NCC és a Cranfield Egyetem hasonló előnyökkel jár lineáris dielektromos érzékelőivel kapcsolatban.A Lambient, Netzsch és Synthesites által kínált egypontos dielektromos érzékelőkkel összehasonlítva, „ Lineáris érzékelőnkkel folyamatosan nyomon tudjuk követni a gyanta áramlását a hossz mentén, ami jelentősen csökkenti az Alkatrészben vagy szerszámban szükséges érzékelők számát.”
AFP NLR száloptikai érzékelőkhöz A Coriolis AFP fej 8. csatornájába egy speciális egység van beépítve, amely négy száloptikai érzékelősort helyez el egy magas hőmérsékletű, szénszállal megerősített kompozit tesztpanelbe. A kép jóváírása: SuCoHS Project, NLR
A lineáris érzékelők a telepítések automatizálását is segítik. A SuCoHS projektben a Royal NLR (Dutch Aerospace Centre, Marknesse) egy speciális egységet fejlesztett ki a Coriolis Composites (Queven, Franciaország) 8. csatornás Automated Fibre Placement (AFP) fejébe integrálva négy tömböt ( különálló száloptikai vonalak), mindegyik 5-6 FBG érzékelővel (a PhotonFirst összesen 23 érzékelőt kínál), szénszálas tesztpanelekben. Az RVmagnetics mikrohuzalos érzékelőit pultrudált GFRP betonacélba helyezte.” A vezetékek nem folytonosak [1-4 cm hosszúak a legtöbb kompozit mikrohuzalhoz], de a betonacél gyártásakor automatikusan folyamatosan helyezik el őket” – mondta Ratislav Varga, az RVmagnetics társalapítója. „Van egy mikrovezetéked egy 1 km-es mikrovezetékkel. izzószál tekercseket, és betáplálja a betonacél-gyártó létesítménybe anélkül, hogy megváltoztatná a betonacél gyártási módját.” Mindeközben a Com&Sens automatizált technológián dolgozik, hogy optikai érzékelőket ágyazzon be az izzószál tekercselési folyamata során a nyomástartó edényekbe.
Elektromos áramvezető képessége miatt a szénszál problémákat okozhat a dielektromos érzékelőkkel kapcsolatban. A dielektromos érzékelők két, egymáshoz közel elhelyezett elektródát használnak.” Ha a szálak áthidalják az elektródákat, rövidre zárják az érzékelőt” – magyarázza Huan Lee, a Lambient alapítója. Ebben az esetben használjon szűrőt.” A szűrő átengedi a gyantát az érzékelőkön, de elszigeteli azokat a szénszáltól.” A Cranfield Egyetem és az NCC által kifejlesztett lineáris dielektromos érzékelő más megközelítést alkalmaz, beleértve két csavart rézvezetékpárt. Feszültség alkalmazásakor a vezetékek között elektromágneses mező jön létre, amelyet a gyanta impedancia mérésére használnak. A vezetékek bevonattal vannak ellátva. szigetelő polimerrel, amely nem befolyásolja az elektromos mezőt, de megakadályozza a szénszál rövidzárlatát.
Természetesen a költség is kérdés. A Com&Sens szerint az átlagos költség FBG érzékelő pontonként 50-125 euró, ami körülbelül 25-35 euróra csökkenhet, ha tételesen használják (pl. 100 000 nyomástartó edény esetén). a kompozit nyomástartó edények jelenlegi és tervezett gyártási kapacitásának csak töredéke, lásd a CW 2021-es, hidrogénről szóló cikkét.) Meggitt Karapapas azt mondja, hogy kapott ajánlatokat FBG érzékelőkkel ellátott optikai vezetékekre átlagosan 250 GBP/érzékelő (≈300 €/érzékelő), a kihallgató körülbelül 10 000 fontot (12 000 eurót) ér. „Az általunk tesztelt lineáris dielektromos érzékelő inkább egy bevonatos huzalhoz hasonlított, amelyet a polcról is megvásárolhat” – tette hozzá. vezető kutató) a Cranfield Egyetem Composites Process Science szakán, „egy impedanciaanalizátor, amely nagyon pontos, és legalább 30 000 GBP [≈ 36 000 euróba] kerül, de az NCC sokkal egyszerűbb lekérdezőt használ, amely alapvetően készen kapható. modulok az Advise Deta kereskedelmi vállalattól [Bedford, Egyesült Királyság].” A Synthesites ára 1190 euró az öntőformába épített érzékelőkre és 20 euró az egyszer használatos/részes érzékelőkre euróban az Optiflow jegyzése 3900 euró, az Optimold jegyzése pedig 7200 euró, a több elemző egység esetében pedig egyre nagyobb kedvezmények vannak. Ezek az árak az Optiview szoftvert és bármilyen a szükséges támogatást – mondta Pantelelis, hozzátéve, hogy a széllapát-gyártók ciklusonként 1,5 órát takarítanak meg, havonta soronként lapátokat adnak hozzá, és 20 százalékkal csökkentik az energiafelhasználást, mindössze négy hónapos befektetés megtérülése mellett.
Az érzékelőket használó vállalatok előnyre tesznek szert a kompozit 4.0 digitális gyártás fejlődésével. Például Grégoire Beauduin, a Com&Sens üzletfejlesztési igazgatója szerint „Mivel a nyomástartó edénygyártók megpróbálják csökkenteni a súlyt, az anyagfelhasználást és a költségeket, érzékelőink segítségével igazolni tudják tervezésüket és nyomon követik a termelést, amint 2030-ra elérik a szükséges szintet. Ugyanazok az érzékelők, amelyeket a rétegek feszültségszintjének értékelésére használnak az izzószál tekercselése és kikeményítése során, több ezer tankolási ciklus alatt is nyomon követhetik a tartály integritását, megjósolhatják a szükséges karbantartást, és a tervezés végén újra tanúsíthatják élet. Megtehetjük Minden gyártott kompozit nyomástartó edényhez digitális iker adattárat biztosítunk, és a megoldást műholdakra is fejlesztik.”
Digitális ikerszálak és szálak engedélyezése A Com&Sens egy kompozitgyártóval dolgozik, hogy száloptikai érzékelői segítségével digitális adatáramlást tegyen lehetővé a tervezésen, a gyártáson és a szervizelésen keresztül (jobbra), hogy támogassa a digitális azonosítókártyákat, amelyek támogatják az egyes gyártott alkatrészek digitális ikertestét (balra). A kép jóváírása: Com&Sens és 1. ábra, „Engineering with Digital Threads”, V. Singh, K. Wilcox.
Így az érzékelőadatok támogatják a digitális ikertestet, valamint azt a digitális szálat, amely átíveli a tervezést, a gyártást, a szolgáltatási műveleteket és az elavulást. Mesterséges intelligencia és gépi tanulás segítségével elemezve ezek az adatok visszacsatolnak a tervezésbe és a feldolgozásba, javítva a teljesítményt és a fenntarthatóságot. az ellátási láncok együttműködési módját is megváltoztatta. Például a ragasztógyártó Kiilto (Tampere, Finnország) Collo érzékelőket használ, hogy segítse ügyfeleit az A, B stb. komponensek arányának szabályozásában többkomponensű ragasztókeverő berendezéseikben.” Kiilto most már beállíthatja ragasztóinak összetételét az egyes vásárlók számára – mondja Järveläinen –, de lehetővé teszi a Kiilto számára, hogy megértse, hogyan hatnak egymásra a gyanták az ügyfelek folyamataiban, és hogyan lépnek kapcsolatba a vásárlók termékeikkel, ami megváltoztatja az ellátás módját. A láncok működhetnek együtt.”
Az OPTO-Light Kistler, Netzsch és Synthesites érzékelőket használ a hőre lágyuló, ráöntött epoxi CFRP alkatrészek kikeményedésének figyelésére. A kép jóváírása: AZL
Az érzékelők innovatív, új anyag- és folyamatkombinációkat is támogatnak. A CW 2019-es, az OPTO-Light projektről szóló cikkében leírtak szerint (lásd: „Hőre lágyuló hőszigetelő készletek, 2 perces ciklus, egy akkumulátor”), az AZL Aachen (Aachen, Németország) két lépésből áll. eljárás egyetlen To (UD) szénszál/epoxi prepreg vízszintes összenyomására, majd 30%-os rövid üvegszál erősítésű PA6-tal átöntve. A kulcs az, hogy az előprepreg csak részlegesen keményedjen meg, hogy az epoxi maradék reakcióképessége lehetővé tegye a hőre lágyuló műanyaghoz való kötődést Az AZL Optimold és Netzsch DEA288 Epsilon analizátorokat használ Synthesites és Netzsch dielektromos érzékelőkkel, valamint Kistler in-mold érzékelőkkel és DataFlow szoftverrel a fröccsöntés optimalizálása érdekében. megérteni a kikeményedés állapotát, hogy jó kapcsolatot tudjunk elérni a hőre lágyuló öntéssel” – magyarázza Richard Schares, az AZL kutatómérnöke. "A jövőben a folyamat adaptív lehet, és intelligens, a folyamat forgását az érzékelő jelei váltják ki."
Van azonban egy alapvető probléma – mondja Järveläinen –, ez pedig az, hogy az ügyfelek nem értik, hogyan építsék be ezeket a különböző érzékelőket a folyamatokba. A legtöbb cégnek nincs szenzorszakértője.” Jelenleg a továbblépéshez az érzékelőgyártók és az ügyfelek megkövetelik az információcserét oda-vissza.Az olyan szervezetek, mint az AZL, a DLR (Augsburg, Németország) és az NCC több szenzoros szakértelmet fejlesztenek ki.Sause szerint az UNA-n belül is vannak csoportok, valamint kiválnak. szenzorintegrációt és digitális ikerszolgáltatásokat kínáló cégek. Hozzátette, hogy az augsburgi mesterséges intelligencia gyártóhálózat 7000 négyzetméteres létesítményt bérelt erre a célra, „a CosiMo fejlesztési tervét nagyon széles körre bővítve, beleértve a kapcsolt automatizálási cellákat is, ahol az ipari partnerek elhelyezhet gépeket, futtathat projekteket és megtanulhatja, hogyan integrálhat új AI-megoldásokat.”
Carapappas elmondta, hogy Meggitt dielektromos érzékelőjének bemutatója az NCC-ben csak az első lépés volt ebben. „Végső soron szeretném nyomon követni a folyamataimat és a munkafolyamataimat, és betáplálni azokat az ERP-rendszerünkbe, hogy előre tudjam, mely alkatrészeket kell legyártani, milyen embereket szeretnék hogy milyen anyagokat kell rendelni. A digitális automatizálás fejlődik.”
Üdvözöljük az online SourceBook oldalán, amely megfelel a CompositesWorld éves nyomtatott kiadásának, a SourceBook Composites Industry Buyer's Guide-nak.
A Spirit AeroSystems Airbus intelligens tervezést valósított meg az A350 központi törzséhez és elülső részéhez Kingston, NC
Feladás időpontja: 2022. május 20
