Jätkusuutlikkuse poole püüdledes vähendavad andurid tsükliaegu, energiakasutust ja raiskamist, automatiseerivad suletud ahelaga protsesside juhtimist ja suurendavad teadmisi, avades uusi võimalusi nutikaks tootmiseks ja struktuurideks.#sensors #sustainability #SHM
Andurid vasakul (ülalt alla): soojusvoog (TFX), vormisisesed dielektrikud (Lambient), ultraheli (Augsburgi ülikool), ühekordsed dielektrikud (sünteesid) ning pennide ja termopaaride vahel Mikrojuhe (AvPro). Graafikud (ülemine, päripäeva): Collo dielektriline konstant (CP) versus kolloiooniline viskoossus (CIV), vaigutakistus versus aeg (sünteesid) ja kaprolaktaami implanteeritud eelvormide digitaalmudel elektromagnetiliste andurite abil (CosiMo projekt, DLR ZLP, Augsburgi ülikool).
Kuna ülemaailmne tööstus jätkab COVID-19 pandeemiast väljumist, on see nihkunud jätkusuutlikkuse esikohale, mis nõuab raiskamise ja ressursside (nt energia, vee ja materjalide) tarbimise vähendamist. Selle tulemusena peab tootmine muutuma tõhusamaks ja targemaks. .Kuid see nõuab teavet.Kust komposiitide puhul need andmed pärinevad?
Nagu on kirjeldatud CW 2020. aasta Composites 4.0 artiklite seerias, on osade kvaliteedi ja tootmise parandamiseks vajalike mõõtmiste ning nende mõõtmiste saavutamiseks vajalike andurite määratlemine nutika tootmise esimene samm. 2020. ja 2021. aastal teatas CW dielektriliste andurite kohta. andurid, soojusvoo andurid, fiiberoptilised andurid ja kontaktivabad andurid, mis kasutavad ultraheli- ja elektromagnetlaineid – samuti projektid, mis demonstreerivad nende võimeid (vt CW veebiandurite sisukomplekti). See artikkel põhineb sellel aruandel, käsitledes komposiitmaterjalides kasutatavaid andureid. materjalid, nende lubatud eelised ja väljakutsed ning väljatöötamisel olev tehnoloogiline maastik. Eelkõige uurivad komposiitmaterjalide tööstuses liidriks tõusvad ettevõtted seda valdkonda juba praegu ja navigeerivad.
Andurite võrk CosiMos T-RTM-i kaane demonstraatorina kasutatakse 74 andurist koosnevat võrku – millest 57 on Augsburgi ülikoolis välja töötatud ultraheliandurid (paremal, helesinised täpid ülemises ja alumises vormipooles). CosiMo projekti termoplastiliste komposiitpatareide vormimine. Pildi krediit: CosiMo projekt, DLR ZLP Augsburg, Augsburgi ülikool
Eesmärk nr 1: säästa raha. CW 2021. aasta detsembri ajaveebis „Kohandatud ultraheliandurid komposiitprotsesside optimeerimiseks ja juhtimiseks” kirjeldatakse tööd Augsburgi ülikoolis (UNA, Augsburg, Saksamaa) 74 andurist koosneva võrgu väljatöötamiseks, mis on mõeldud CosiMo jaoks. projekt elektrisõidukite akukatte demonstraatori valmistamiseks (komposiitmaterjalid nutikas transpordis).Osa valmistamisel kasutatakse termoplastilise vaigu ülekandevormi (T-RTM), mis polüamiidseerib kaprolaktaammonomeeri in situ polüamiid 6 (PA6) komposiidiks.Markus Sause, professor UNA-s ja UNA tehisintellekti (AI) tootmisvõrgustiku juht Augsburgis, selgitab, miks andurid on nii olulised: „Suurim eelis, mida me pakume, on töötlemise ajal musta kasti sees toimuva visualiseerimine.Praegu on enamikul tootjatel selle saavutamiseks piiratud süsteemid.Näiteks kasutavad nad väga lihtsaid või spetsiifilisi andureid, kui kasutavad vaigu infusiooni suurte kosmoseosade valmistamiseks.Kui infusiooniprotsess läheb valesti, on teil põhimõtteliselt suur praak.Kuid kui teil on lahendusi, et mõista, mis tootmisprotsessis valesti läks ja miks, saate selle parandada ja parandada, säästes sellega palju raha.
Termopaarid on näide "lihtsa või spetsiifilise anduri" kohta, mida on aastakümneid kasutatud komposiitlaminaatide temperatuuri jälgimiseks autoklaavis või ahjus kõvenemise ajal. Neid kasutatakse isegi temperatuuri reguleerimiseks ahjudes või küttetekkides, et kõvendada komposiit-parandusplaastreid. termilised sideained.Vaigutootjad kasutavad laboris mitmesuguseid andureid, et jälgida vaigu viskoossuse muutusi ajas ja temperatuuris, et töötada välja kõvenevad koostised.Tekkimas on aga andurite võrk, mis suudab tootmisprotsessi kohapeal visualiseerida ja juhtida. mitmed parameetrid (nt temperatuur ja rõhk) ja materjali olek (nt viskoossus, agregatsioon, kristalliseerumine).
Näiteks CosiMo projekti jaoks välja töötatud ultraheliandur kasutab samu põhimõtteid nagu ultrahelikontroll, millest on saanud valmis komposiitdetailide mittepurustavate katsete (NDI) alustala.Petros Karapapas, Meggitti (Loughborough, Ühendkuningriik) peainsener, "Meie eesmärk on digitaalse tootmise suunas liikudes minimeerida tulevaste komponentide tootmisjärgseks kontrollimiseks kuluvat aega ja tööjõudu."Materjalikeskuse (NCC, Bristol, UK) koostöö, et demonstreerida Solvay (Alpharetta, GA, USA) EP 2400 rõnga jälgimist RTM-i ajal, kasutades Cranfieldi ülikoolis (Cranfield, UK) välja töötatud lineaarset dielektrilist andurit. Oksüvaigu voolu ja kõvenemist 1,3 m pikk, 0,8 m lai ja 0,4 m sügav komposiitkest kommertslennukite mootori soojusvaheti jaoks. „Kui vaatasime, kuidas teha suuremaid ja suurema tootlikkusega kooste, ei saanud me endale lubada kõiki traditsioonilisi järeltöötluse kontrolle ja iga osa testimine," ütles Karapapas. "Praegu valmistame nende RTM-i osade kõrvale testpaneelid ja seejärel teeme kõvenemistsükli kinnitamiseks mehaanilisi katseid.Kuid selle anduri puhul pole see vajalik.
Collo Probe on sukeldatud värvi segamisnõusse (roheline ring ülaosas), et tuvastada segamise lõppemine, säästes aega ja energiat. Pildi krediit: ColloidTek Oy
"Meie eesmärk ei ole olla järjekordne laboriseade, vaid keskenduda tootmissüsteemidele," ütleb Matti Järveläinen, ColloidTek Oy (Kolo, Tampere, Soome) tegevjuht ja asutaja. CW jaanuari 2022 ajaveebi "Fingerprint Liquids for Composites" uurib Collo elektromagnetvälja (EMF) andurite kombinatsioon, signaalitöötlus ja andmeanalüüs, et mõõta mis tahes vedelike (nt monomeerid, vaigud või liimid) sõrmejälge. „Me pakume uut tehnoloogiat, mis annab otsest tagasisidet reaalajas, et saaksite paremini mõista, kuidas teie protsess tegelikult töötab, ja reageerida, kui asjad lähevad valesti,“ ütleb Järveläinen. „Meie andurid teisendavad reaalajas olevad andmed arusaadavateks ja teostatavateks füüsikalisteks suurusteks, nagu reoloogiline viskoossus, mis võimaldab protsessi optimeerida.Näiteks saate segamisaegu lühendada, kuna näete selgelt, millal segamine on lõppenud.Seetõttu saate rakendusega suurendada tootlikkust, säästa energiat ja vähendada jääke võrreldes vähem optimeeritud töötlemisega.
Eesmärk nr 2: Suurendada protsessiteadmisi ja visualiseerimist. Selliste protsesside puhul nagu liitmine, ütleb Järveläinen: „Te ei näe palju teavet ainult hetkest.Sa võtad lihtsalt proovi ja lähed laborisse ning vaatad, mis tunne oli minutite või tundide eest.See on nagu maanteel sõitmine, iga tund avage minutiks silmad ja proovige ennustada, kuhu tee läheb.Sause nõustub, märkides, et CosiMos välja töötatud andurite võrk „aitab meil saada täielikku pilti protsessist ja materjali käitumisest.Me näeme protsessis kohalikke mõjusid vastusena osa paksuse või integreeritud materjalide (nt vahtsüdamik) erinevustele.Püüame anda teavet selle kohta, mis vormis tegelikult toimub.See võimaldab meil määrata erinevat teavet, nagu voolufrondi kuju, iga osalise tööaja saabumine ja agregatsiooni aste igas anduri asukohas.
Collo teeb koostööd epoksüliimide, värvide ja isegi õlle tootjatega, et luua iga toodetud partii jaoks protsessiprofiilid.Nüüd saab iga tootja vaadata oma protsessi dünaamikat ja määrata optimeeritumaid parameetreid koos hoiatustega sekkumiseks, kui partiid on spetsifikatsioonidest väljas. stabiliseerida ja parandada kvaliteeti.
Video voolufrondist CosiMo osas (sisselaskeava on valge täpp keskel) aja funktsioonina, mis põhineb vormisisese andurite võrgu mõõtmisandmetel. Pildi krediit: CosiMo projekt, DLR ZLP Augsburg, University of the University Augsburg
"Ma tahan teada, mis juhtub osade valmistamise ajal, mitte avada kasti ja vaadata, mis pärast seda juhtub," ütleb Meggitti Karapapas. "Cranfieldi dielektriliste andurite abil välja töötatud tooted võimaldasid meil näha kohapealset protsessi ja saime ka võimaluse. et kontrollida vaigu kõvenemist.Kasutades kõiki kuut allpool kirjeldatud anduritüüpi (loetelu pole ammendav, vaid väike valik, ka tarnijad), saab jälgida kõvenemist/polümerisatsiooni ja vaiguvoolu. Mõnel anduril on lisavõimalused ning kombineeritud anduritüübid võivad laiendada jälgimis- ja visualiseerimisvõimalusi. komposiitvormimise ajal. Seda demonstreeriti CosiMo käigus, mis kasutas Kistleri (Winterthur, Šveits) temperatuuri ja rõhu mõõtmiseks ultraheli-, dielektrilisi ja piesoresistiivseid režiimis andureid.
Eesmärk nr 3: lühendada tsükliaega. Collo andurid saavad mõõta kaheosalise kiiresti kõveneva epoksiidi ühtlust, kuna osi A ja B segatakse ja süstitakse RTM-i ajal ja vormi igasse kohta, kuhu sellised andurid asetatakse. See võib aidata võimaldada kiiremini kõvenevad vaigud selliste rakenduste jaoks nagu Urban Air Mobility (UAM), mis tagaksid kiiremad kõvenemistsüklid võrreldes praeguste üheosaliste epoksiididega, nagu RTM6.
Collo andurid võivad ka jälgida ja visualiseerida epoksiidi degaseerimist, süstimist ja kõvenemist ning iga protsessi lõppu. Viimistlevat kõvenemist ja muid protsesse, mis põhinevad töödeldava materjali tegelikul olekul (võrreldes traditsiooniliste aja ja temperatuuri retseptidega), nimetatakse materjali oleku juhtimiseks (MSM). Sellised ettevõtted nagu AvPro (Norman, Oklahoma, USA) on MSM-i kasutanud aastakümneid, et jälgida muutusi osade materjalides ja protsessides, kuna see taotleb konkreetseid eesmärke klaasistumistemperatuuri (Tg), viskoossuse, polümerisatsiooni ja/või kristalliseerumine .Näiteks kasutati andurite võrku ja CosiMo digitaalset analüüsi, et määrata RTM-pressi ja vormi kuumutamiseks vajalik minimaalne aeg ning leiti, et 96% maksimaalsest polümerisatsioonist saavutati 4,5 minutiga.
Dielektriliste andurite tarnijad nagu Lambient Technologies (Cambridge, MA, USA), Netzsch (Selb, Saksamaa) ja Synthesites (Uccle, Belgia) on samuti näidanud oma võimet tsükliaegu vähendada.Synthesitesi uurimis- ja arendusprojekt koos komposiitide tootjatega Hutchinson (Pariis, Prantsusmaa) ) ja Bombardier Belfast (praegu Spirit AeroSystems (Belfast, Iirimaa)) teatavad, et reaalajas vaigutakistuse ja temperatuuri mõõtmise põhjal teisendab see oma Optimoldi andmehõiveseadme ja Optiview tarkvara abil hinnanguliseks viskoossuseks ja Tg-ks. „Tootjad näevad Tg-d. reaalajas, et nad saaksid otsustada, millal kõvenemistsükkel peatada,“ selgitab Nikos Pantelelis, sünteeside direktor. „Nad ei pea ootama, et lõpetada ülekandetsükkel, mis on vajalikust pikem.Näiteks on RTM6 traditsiooniline tsükkel 2-tunnine täiskõvastumine 180 °C juures.Oleme näinud, et seda saab mõne geomeetria puhul lühendada 70 minutini.Seda demonstreeriti ka projektis INNOTOOL 4.0 (vt “RTM-i kiirendamine soojusvoo anduritega”), kus soojusvoo anduri kasutamine lühendas RTM6 kõvenemistsüklit 120 minutilt 90 minutile.
Eesmärk nr 4: kohanemisprotsesside suletud ahelaga juhtimine. CosiMo projekti lõppeesmärk on automatiseerida suletud ahelaga juhtimine komposiitdetailide tootmise ajal. See on ka ZAero ja iComposite 4.0 projektide eesmärk, millest CW teatas aastal 2020 (30–50% kulude vähenemine). Pange tähele, et need hõlmavad erinevaid protsesse – eelvormimislindi (ZAero) automatiseeritud paigaldamine ja kiudpihustus eelvormimine võrreldes kõrgsurve T-RTM-iga CosiMo for RTM-is koos kiiresti kõveneva epoksiidiga (iComposite 4.0). Kõik. Nendest projektidest kasutatakse protsessi simuleerimiseks ja valmis osa tulemuse ennustamiseks digitaalsete mudelite ja algoritmidega andureid.
Sause selgitas, et protsessijuhtimist võib pidada etappide jadaks. Ta ütles, et esimene samm on andurite ja protsessiseadmete integreerimine, et visualiseerida mustas kastis toimuvat ja kasutatavaid parameetreid.Ülejäänud mõned sammud, võib-olla pool suletud ahelaga juhtimisest, on võimeline vajutama stopp-nuppu, et sekkuda, häälestada protsessi ja vältida tagasilükatud osi.Viimase sammuna saate välja töötada digitaalse kaksiku, mida saab automatiseerida, kuid mis nõuab ka investeeringuid masinõppemeetoditesse.CosiMo puhul võimaldab see investeering anduritel anda andmeid digitaalsesse kaksikusse, seejärel kasutatakse servaanalüüsi (tootmisliini servas tehtud arvutused võrreldes keskse andmehoidla arvutustega) voolufronti dünaamika ja tekstiilitoorikute kiu mahusisalduse prognoosimiseks. ja potentsiaalsed kuivad kohad.“Ideaaljuhul saate määrata seaded, mis võimaldavad protsessi suletud ahelaga juhtimist ja häälestamist,“ ütles Sause.“Need hõlmavad parameetreid, nagu sissepritserõhk, vormi rõhk ja temperatuur.Seda teavet saate kasutada ka oma materjali optimeerimiseks.
Seda tehes kasutavad ettevõtted protsesside automatiseerimiseks andureid. Näiteks Synthesites töötab oma klientidega, et integreerida andureid seadmetega, mis sulgevad vaigu sisselaskeava, kui infusioon on lõppenud, või lülitab kuumpressi sisse, kui tahke kõvenemine on saavutatud.
Järveläinen märgib, et iga kasutusjuhtumi jaoks sobivaima anduri määramiseks "peate aru saama, milliseid muutusi materjalis ja protsessis soovite jälgida, ning seejärel peab teil olema analüsaator."Analüsaator kogub päringuseadme või andmehõiveüksuse kogutud andmed.algandmed ja teisendavad need tootjale kasutatavaks teabeks."Tegelikult näete, et paljud ettevõtted integreerivad andureid, kuid siis ei tee nad andmetega midagi," ütles Sause. Ta selgitas, et vaja on "süsteemi andmete hankimise ja andmesalvestuse arhitektuuriga, et oleks võimalik andmeid töödelda.
„Lõppkasutajad ei taha ainult toorandmeid näha,” ütleb Järveläinen. Nad tahavad teada: „Kas protsess on optimeeritud?” Millal saab järgmise sammu astuda?”Selleks peate kombineerima mitu andurit analüüsimiseks ja seejärel masinõppe abil protsessi kiirendada.Seda servaanalüüsi ja masinõppe lähenemisviisi, mida Collo ja CosiMo meeskond kasutab, saab saavutada viskoossuskaartide, vaiguvoolu frondi numbriliste mudelite ja protsessi parameetrite ja masinate lõpliku juhtimise võime abil.
Optimold on Synthesitesi dielektriliste andurite jaoks välja töötatud analüsaator. Synthesitesi Optiview tarkvaraga juhitav Optimoldi seade kasutab temperatuuri ja vaigutakistuse mõõtmisi, et arvutada ja kuvada reaalajas graafikuid, et jälgida vaigu olekut, sealhulgas segu suhet, keemilist vananemist, viskoossust, Tg ja kõvenemisastet.Saab kasutada prepreg- ja vedelikuvormimisprotsessides.Voolu jälgimiseks kasutatakse eraldi seadet Optiflow.Synthesites on välja töötanud ka kõvenemissimulaatori, mis ei nõua vormis või detailis kõvenemisandurit, vaid kasutab temperatuuriandur ja vaigu/prepreg proovid selles analüsaatoris. „Kasutame seda nüüdisaegset meetodit tuuleturbiini labade tootmiseks infusiooniks ja liimkõvastumiseks,“ ütles Nikos Pantelelis, Synthesitesi direktor.
Synthesitesi protsessijuhtimissüsteemid integreerivad andureid, Optiflow ja/või Optimoldi andmehõiveseadmeid ning OptiView ja/või Online Resin Status (ORS) tarkvara. Pildi krediit: Synthesites, toimetanud The CW
Seetõttu on enamik andurite tarnijaid välja töötanud oma analüsaatorid, millest mõned kasutavad masinõpet ja mõned mitte.Kuid komposiitmaterjalide tootjad saavad ka ise välja töötada oma kohandatud süsteeme või osta valmisseadmeid ja muuta neid vastavalt konkreetsetele vajadustele.Kuid analüsaatorite võimalused on tuleb arvestada ainult ühe teguriga. On palju teisi.
Kasutatava anduri valimisel on oluline ka kontakt.Andur võib vajada kontakti materjali, päringuseadme või mõlemaga. Näiteks saab soojusvoo- ja ultraheliandureid sisestada RTM-vormi 1–20 mm kaugusele. pind – täpne jälgimine ei nõua kontakti vormis oleva materjaliga.Ultraheliandurid võivad olenevalt kasutatavast sagedusest uurida ka erinevatel sügavustel osi.Collo elektromagnetilised andurid suudavad lugeda ka vedelike või osade sügavust – olenevalt 2-10 cm ülekuulamise sageduse kohta – ja mittemetallist anumate või vaiguga kokkupuutuvate tööriistade kaudu.
Kuid magnetilised mikrojuhtmed (vt "Komposiitide temperatuuri ja rõhu kontaktivaba jälgimine") on praegu ainsad andurid, mis suudavad komposiite 10 cm kauguselt üle kuulata. Selle põhjuseks on asjaolu, et see kasutab elektromagnetilist induktsiooni anduri vastuse esilekutsumiseks, mis on integreeritud komposiitmaterjali.AvPro ThermoPulse mikrojuhtme andurit, mis on manustatud kleepuva sidekihi sisse, on uuritud läbi 25 mm paksuse süsinikkiudlaminaadi, et mõõta temperatuuri liimimisprotsessi ajal.Kuna mikrojuhtmete karvane läbimõõt on 3–70 mikronit, need ei mõjuta komposiit- ega sideliini jõudlust.Veidi suurema läbimõõduga (100–200 mikronit) korral saab fiiberoptilisi andureid manustada ka ilma konstruktsiooniomadusi halvendamata. Kuna aga nad kasutavad mõõtmiseks valgust, peab fiiberoptilistel anduritel olema juhtmega ühendus Samuti, kuna dielektrilised andurid kasutavad vaigu omaduste mõõtmiseks pinget, peavad need olema ühendatud ka päringuseadmega ja enamik peab olema kontaktis ka jälgitava vaiguga.
Anduri Collo Probe (ülemine) saab sukeldada vedelikesse, Collo Plate (alumine) aga paigaldatakse anuma/segamisanuma või protsessi torustiku/toitetoru seina. Pildi krediit: ColloidTek Oy
Anduri temperatuurivõime on veel üks oluline kaalutlus. Näiteks töötab enamik müügil olevaid ultraheliandureid tavaliselt temperatuuril kuni 150 °C, kuid CosiMo osad tuleb moodustada temperatuuril üle 200 °C. Seetõttu UNA pidi konstrueerima selle võimalusega ultrahelianduri. Lambienti ühekordselt kasutatavaid dielektrilisi andureid saab kasutada osapindadel kuni 350 °C ja korduvkasutatavaid vormisiseseid andureid saab kasutada kuni 250 °C juures. RVmagnetics (Kosice, Slovakkia) on välja töötanud selle mikrotraatandur komposiitmaterjalide jaoks, mis taluvad kõvenemist 500 °C juures. Kuigi Collo anduritehnoloogial endal pole teoreetilise temperatuuripiirangut, on nii Collo Plate'i karastatud klaasist varjestus kui ka Collo Probe'i uus polüeeter-eeterketooni (PEEK) korpus testitud. Järveläineni sõnul kasutas PhotonFirst (Alkmaar, Holland) polüimiidkatet, et tagada SuCoHS projekti jaoks oma fiiberoptilise anduri töötemperatuur 350 °C, et tagada jätkusuutlik ja kulukas. tõhus kõrgtemperatuuriline komposiit.
Teine tegur, mida tuleb eriti paigaldamisel arvesse võtta, on see, kas andur mõõdab ühes punktis või on see lineaarne andur, millel on mitu tuvastuspunkti. Näiteks Com&Sensi (Eke, Belgia) fiiberoptilised andurid võivad olla kuni 100 meetrit pikad ja paremad. kuni 40 fiiber-Braggi resti (FBG) andurpunkti, mille minimaalne vahe on 1 cm.Neid andureid on kasutatud 66 meetri pikkuste komposiitsildade konstruktsiooni seisundi jälgimiseks (SHM) ja vaiguvoolu jälgimiseks suurte sillatekkide infusiooni ajal.Paigaldamine Sellise projekti jaoks vajaksid üksikud punktiandurid suurt hulka andureid ja palju paigaldusaega.NCC ja Cranfieldi ülikool väidavad oma lineaarsete dielektriliste andurite puhul sarnaseid eeliseid.Võrreldes Lambienti, Netzschi ja Synthesitesi ühepunktiliste dielektriliste anduritega, Meie lineaarse anduri abil saame pidevalt jälgida vaigu voolu kogu pikkuses, mis vähendab oluliselt detaili või tööriista jaoks vajalike andurite arvu.
AFP NLR fiiberoptiliste andurite jaoks Coriolis AFP pea 8. kanalisse on integreeritud spetsiaalne seade, mis asetab neli fiiberoptilise anduri massiivi kõrge temperatuuriga süsinikkiuga tugevdatud komposiittestipaneelile. Pildi krediit: SuCoHS Project, NLR
Lineaarsed andurid aitavad ka paigaldusi automatiseerida.SuCoHS projekti raames töötas Royal NLR (Hollandi lennunduskeskus, Marknesse) välja spetsiaalse üksuse, mis on integreeritud Coriolis Compositesi (Queven, Prantsusmaa) 8. kanaliga Automated Fibre Placement (AFP) juhtseadmesse, et manustada neli massiivi ( eraldi fiiberoptilised liinid), millest igaühel on 5 kuni 6 FBG andurit (PhotonFirst pakub kokku 23 andurit), süsinikkiust testpaneelidesse. RVmagnetics on paigutanud oma mikrotraadiandurid pultrudeeritud GFRP armatuuri. Juhtmed on katkendlikud [1-4 cm enamiku komposiitmikrojuhtmete jaoks pikk], kuid need asetatakse automaatselt pidevalt, kui armatuurvarras on toodetud,” ütles Ratislav Varga, RVmagneticsi kaasasutaja.“Teil on 1km mikrojuhtmega mikrojuhe.hõõgniidi mähised ja sisestage see armatuurvarraste tootmisrajatisesse, muutmata armatuuri valmistamise viisi.Samal ajal töötab Com&Sens automatiseeritud tehnoloogia kallal, et lisada kiudoptilised andurid hõõgniidi mähkimisprotsessi ajal surveanumatesse.
Oma elektrijuhtivusvõime tõttu võib süsinikkiud põhjustada probleeme dielektriliste anduritega. Dielektrilistes andurites kasutatakse kahte üksteise lähedale asetatud elektroodi. Kui kiud sildavad elektroode, tekitavad need anduri lühises,“ selgitab Lambienti asutaja Huan Lee. Sel juhul kasutage filtrit." Filter laseb vaigul anduritest läbi, kuid isoleerib need süsinikkiust."Cranfieldi ülikooli ja NCC välja töötatud lineaarne dielektriline andur kasutab teistsugust lähenemist, sealhulgas kahte keerdpaari vasktraate. Pinge rakendamisel tekib juhtmete vahele elektromagnetväli, mida kasutatakse vaigutakistuse mõõtmiseks. Juhtmed on kaetud. isoleeriva polümeeriga, mis ei mõjuta elektrivälja, kuid hoiab ära süsinikkiu lühise.
Loomulikult on probleemiks ka maksumus. Com&Sens väidab, et keskmine kulu FBG andurpunkti kohta on 50–125 eurot, mis võib partiidena kasutamisel langeda umbes 25–35 euroni (nt 100 000 surveanuma puhul).(See on vaid murdosa komposiitsurveanumate praegusest ja prognoositavast tootmisvõimsusest, vt CW 2021. aasta artiklit vesiniku kohta.) Meggitti Karapapas ütleb, et on saanud FBG-anduritega fiiberoptiliste liinide pakkumisi keskmiselt 250 £/sensor (≈300€/sensor), ülekuulaja väärtus on umbes 10 000 naela (12 000 eurot). "Meie testitud lineaarne dielektriline andur sarnanes rohkem kaetud juhtmega, mida saate riiulilt osta," lisas ta. "Meie kasutatav ülekuulaja," lisab lugeja Alex Skordos ( vanemteadur) Cranfieldi ülikooli komposiitprotsesside teaduses, "on impedantsianalüsaator, mis on väga täpne ja maksab vähemalt 30 000 naela [≈ 36 000 eurot], kuid NCC kasutab palju lihtsamat päringut, mis koosneb põhiliselt valmis riiulitest. moodulid äriettevõttelt Advise Deta [Bedford, Ühendkuningriik].Synthesites noteerib vormisiseseid andureid 1190 eurot ja ühekordselt kasutatavaid/osaandureid 20 eurot Eurodes noteeritakse Optiflow hinnaga 3900 eurot ja Optimoldi hinnaga 7200 eurot, mitme analüsaatori ühikute puhul kehtivad järjest suuremad allahindlused. Need hinnad sisaldavad Optiview tarkvara ja mis tahes muud vajalikku tuge, ütles Pantelelis, lisades, et tuulelabade tootjad säästavad 1,5 tundi tsükli kohta, lisavad labasid liini kohta kuus ja vähendavad energiakasutust 20 protsenti, investeeringutasuvus on vaid neli kuud.
Andureid kasutavad ettevõtted saavad eelise, kui komposiit 4.0 digitaalne tootmine areneb. Näiteks ütleb Com&Sensi äriarenduse direktor Grégoire Beauduin: „Kuna surveanumate tootjad püüavad vähendada kaalu, materjalikasutust ja kulusid, saavad nad meie andureid kasutada nende konstruktsioone ja jälgida tootmist, kui need jõuavad 2030. aastaks nõutavale tasemele. Samad andurid, mida kasutatakse hõõgniidi mähkimise ja kõvenemise ajal kihtide pingetasemete hindamiseks, suudavad jälgida ka paagi terviklikkust tuhandete tankimistsüklite ajal, prognoosida vajalikku hooldust ja uuesti sertifitseerida projekteerimise lõpus elu.Me saame Iga toodetud komposiitsurveanuma jaoks on olemas digitaalne kaksikandmebaas ning lahendust arendatakse ka satelliitide jaoks.
Digitaalsete kaksikute ja lõimede lubamine Com&Sens teeb koostööd komposiitide tootjaga, et kasutada oma fiiberoptilisi andureid, et võimaldada digitaalset andmevoogu projekteerimise, tootmise ja teeninduse kaudu (paremal), et toetada digitaalseid ID-kaarte, mis toetavad iga valmistatud osa (vasakul) digitaalset kaksikut. Pildi krediit: Com&Sens ja joonis 1, "Digitaalsete lõimedega projekteerimine", V. Singh, K. Wilcox.
Seega toetavad andurite andmed digitaalset kaksikut, aga ka digitaalset lõime, mis hõlmab disaini, tootmist, teenindustoiminguid ja vananemist. Tehisintellekti ja masinõppe abil analüüsimisel saavad need andmed tagasi projekteerimisel ja töötlemisel, parandades jõudlust ja jätkusuutlikkust. on muutnud ka seda, kuidas tarneahelad koos töötavad. Näiteks liimitootja Kiilto (Tampere, Soome) kasutab Collo andureid, et aidata klientidel kontrollida komponentide A, B jne vahekorda oma mitmekomponentsetes liimide segamisseadmetes.” Kiilto saab nüüd kohandada oma liimide koostist üksikute klientide jaoks,“ ütleb Järveläinen, „kuid see võimaldab Kiiltol mõista ka seda, kuidas vaigud klientide protsessides suhtlevad ja kuidas kliendid nende toodetega suhtlevad, mis muudab tarneviisi.Ketid võivad koos töötada.
OPTO-Light kasutab Kistleri, Netzschi ja Synthesitesi andureid, et jälgida termoplastist ülevormitud epoksü CFRP osade kõvenemist. Pildi krediit: AZL
Andurid toetavad ka uuenduslikke uusi materjalide ja protsesside kombinatsioone. Kirjeldatud CW 2019. aasta artiklis OPTO-Light projekti kohta (vt "Thermoplastic Overmolding Thermosets, 2-Minute Cycle, One Battery"), kasutab AZL Aachen (Aachen, Saksamaa) kaheastmelist meetodit. Protsess ühe To (UD) süsinikkiu/epoksüprepregi horisontaalseks kokkupressimiseks, seejärel valatakse üle 30% lühikese klaaskiuga tugevdatud PA6-ga. Peaasi on eeltöödelda ainult osaliselt, nii et epoksiidi järelejäänud reaktsioonivõime võimaldaks termoplastiga sidumist. .AZL kasutab Optimold ja Netzsch DEA288 Epsilon analüsaatoreid koos Synthesitesi ja Netzsch dielektriliste anduritega ning Kistleri vormisiseseid andureid ja DataFlow tarkvara, et optimeerida survevalu. Teil peab olema sügav arusaam prepreg survevalu protsessist, sest peate veenduma, et mõistma kõvenemise olekut, et saavutada hea ühendus termoplastilise ülevormimisega,” selgitab AZL-i uurimisinsener Richard Schares."Tulevikus võib protsess olla adaptiivne ja intelligentne, protsessi pöörlemise käivitavad anduri signaalid."
Järveläineni sõnul on aga üks põhimõtteline probleem, milleks on klientide mõistmatus, kuidas neid erinevaid andureid oma protsessidesse integreerida.Enamikul ettevõtetel pole andurite eksperte.Praegu eeldab edasiminek andurite tootjaid ja kliente, et vahetada teavet edasi-tagasi.Organisatsioonid nagu AZL, DLR (Augsburg, Saksamaa) ja NCC arendavad mitme anduriga seotud oskusteavet.Sause ütles, et UNA-s on rühmitusi ja ka kõrvalettevõtteid. ettevõtted, mis pakuvad andurite integreerimist ja digitaalseid kaksikteenuseid.Ta lisas, et Augsburgi tehisintellekti tootmisvõrk on selleks otstarbeks rentinud 7000-ruutmeetrise rajatise, „laiendades CosiMo arendusplaani väga laiaulatuslikuks, sealhulgas lingitud automatiseerimiselementideks, kus tööstuspartnerid saab paigutada masinaid, juhtida projekte ja õppida, kuidas integreerida uusi tehisintellekti lahendusi.
Carapappas ütles, et Meggitti dielektriliste andurite demonstratsioon NCC-s oli alles esimene samm selles. „Lõppkokkuvõttes tahan ma jälgida oma protsesse ja töövooge ning sisestada need meie ERP-süsteemi, et teaksin varakult, milliseid komponente toota ja milliseid inimesi ma tahan. vajadust ja milliseid materjale tellida.Digitaalne automatiseerimine areneb.
Tere tulemast veebipõhisesse SourceBooki, mis vastab CompositesWorldi iga-aastasele SourceBook Composites Industry Buyer's Guide'i trükiväljaandele.
Spirit AeroSystems juurutab Airbusi nutika disaini A350 keskuse kere ja esiosa jaoks Kingstonis, NC
Postitusaeg: 20. mai-2022
