Siekdami tvarumo, jutikliai mažina ciklo laiką, energijos naudojimą ir atliekas, automatizuoja uždarojo ciklo procesų valdymą ir didina žinias, atveria naujas galimybes sumaniai gamybai ir struktūroms.#sensors #sustainability #SHM
Jutikliai kairėje (iš viršaus į apačią): šilumos srautas (TFX), formoje esantis dielektrikas (Lambient), ultragarsas (Augsburgo universitetas), vienkartiniai dielektrikai (sintezės) ir tarp centų ir termoporų Mikrolaidas (AvPro). Grafikai (viršuje, pagal laikrodžio rodyklę): Kolo dielektrinė konstanta (CP) palyginti su kolo jonų klampa (CIV), atsparumas dervai, palyginti su laiku (sintezės) ir skaitmeninis kaprolaktamo implantuotų ruošinių modelis naudojant elektromagnetinius jutiklius (CosiMo projektas, DLR ZLP, Augsburgo universitetas).
Kadangi pasaulinė pramonė ir toliau kyla iš COVID-19 pandemijos, pirmenybė teikiama tvarumui, todėl reikia mažinti švaistymą ir išteklių (pvz., energijos, vandens ir medžiagų) vartojimą. Dėl to gamyba turi tapti efektyvesnė ir išmanesnė. .Tačiau tam reikia informacijos.Iš kur gaunami kompozitų duomenys?
Kaip aprašyta CW 2020 Composites 4.0 straipsnių serijoje, apibrėžiami matavimai, kurių reikia norint pagerinti dalių kokybę ir gamybą, ir jutikliai, reikalingi šiems matavimams atlikti, yra pirmasis žingsnis išmaniojoje gamyboje. 2020 ir 2021 m. CW pranešė apie jutiklius – dielektrinius. jutikliai, šilumos srauto jutikliai, šviesolaidiniai jutikliai ir bekontakčiai jutikliai, naudojantys ultragarso ir elektromagnetines bangas, taip pat projektai, demonstruojantys jų galimybes (žr. CW internetinį jutiklių turinio rinkinį). Šis straipsnis grindžiamas šia ataskaita, aptariant kompozituose naudojamus jutiklius medžiagas, jų žadėtus privalumus ir iššūkius bei kuriamą technologinį kraštovaizdį. Pažymėtina, kad įmonės, kurios tampa kompozitų pramonės lyderėmis, jau tyrinėja ir naršo šią erdvę.
CosiMo jutiklių tinklas 74 jutiklių tinklas – 57 iš jų yra ultragarsiniai jutikliai, sukurti Augsburgo universitete (parodyta dešinėje, šviesiai mėlyni taškai viršutinėje ir apatinėje formos pusėse) – naudojamas T-RTM dangčio demonstravimui. Formuoti CosiMo projektą termoplastinėms kompozitinėms baterijoms. Vaizdo kreditas: CosiMo projektas, DLR ZLP Augsburgas, Augsburgo universitetas
1 tikslas: sutaupykite pinigų. 2021 m. gruodžio mėn. CW tinklaraštyje „Custom Ultrasonic Sensors for Composite Process Optimization and Control“ aprašomas darbas Augsburgo universitete (UNA, Augsburgas, Vokietija) kuriant 74 jutiklių tinklą, skirtą „CosiMo“ projektas, skirtas gaminti elektromobilių akumuliatoriaus dangtelio demonstracinį įrenginį (kompozitinės medžiagos išmaniajame transporte). Detalė pagaminta naudojant termoplastinės dervos pernešimo liejimą (T-RTM), kuris polimerizuoja kaprolaktamo monomerą in situ į poliamido 6 (PA6) kompozitą. Markus Sause, profesorius UNA ir UNA Dirbtinio intelekto (AI) gamybos tinklo vadovas Augsburge, paaiškina, kodėl jutikliai yra tokie svarbūs: „Didžiausias mūsų siūlomas pranašumas yra vizualizacija to, kas vyksta juodosios dėžės viduje apdorojimo metu. Šiuo metu dauguma gamintojų turi ribotas sistemas tam pasiekti. Pavyzdžiui, jie naudoja labai paprastus arba specifinius jutiklius, kai naudoja dervos infuziją didelėms erdvėlaivių detalėms gaminti. Jei infuzijos procesas nepavyksta, iš esmės turite didelį laužą. Bet jei turite sprendimų, kaip suprasti, kas gamybos procese įvyko ne taip ir kodėl, galite tai pataisyti ir pataisyti, sutaupydami daug pinigų.
Termoporos yra „paprasto arba specifinio jutiklio“, kuris buvo naudojamas dešimtmečius stebėti kompozitinių laminatų temperatūrą autoklave ar krosnyje kietėjimo metu, pavyzdys. Jos netgi naudojamos temperatūrai valdyti orkaitėse arba kaitinant antklodes, kad būtų galima sukietinti kompozitinius taisomuosius pleistrus. terminiai rišikliai.Dervų gamintojai laboratorijoje naudoja įvairius jutiklius, kad galėtų stebėti dervos klampos pokyčius laikui bėgant ir temperatūrą, kad sukurtų kietėjančias formules. Tačiau atsiranda jutiklių tinklas, galintis vizualizuoti ir valdyti gamybos procesą vietoje, remiantis keli parametrai (pvz., temperatūra ir slėgis) ir medžiagos būsena (pvz., klampumas, agregacija, kristalizacija).
Pavyzdžiui, „CosiMo“ projektui sukurtas ultragarsinis jutiklis naudoja tuos pačius principus kaip ir ultragarsinis tikrinimas, kuris tapo pagrindiniu gatavų sudėtinių dalių neardomųjų bandymų (NDI) pagrindu.Petros Karapapas, Meggitt (Loughborough, JK) vyriausiasis inžinierius, "Mūsų tikslas yra sumažinti laiką ir darbo sąnaudas, kurių reikia būsimų komponentų patikrinimui po gamybos, kai pereiname prie skaitmeninės gamybos." Medžiagų centro (NCC, Bristolis, JK) bendradarbiavimas, siekiant parodyti Solvay (Alpharetta, GA, JAV) EP 2400 žiedo stebėjimą RTM metu naudojant tiesinį dielektrinį jutiklį, sukurtą Kranfildo universitete (Cranfield, JK). Oksirezino srautas ir kietėjimas 1,3 m ilgio, 0,8 m pločio ir 0,4 m gylio kompozitinis korpusas komerciniam orlaivių variklių šilumokaičiui.“Kai ieškojome, kaip pagaminti didesnius mazgus su didesniu našumu, negalėjome sau leisti atlikti visų tradicinių po apdorojimo patikrinimų ir kiekvienos dalies bandymas“, – sakė Karapapas. Tačiau naudojant šį jutiklį tai nėra būtina.
Collo Probe panardinamas į dažų maišymo indą (žalias apskritimas viršuje), kad būtų galima nustatyti, kada maišymas baigtas, taupant laiką ir energiją. Vaizdo kreditas: ColloidTek Oy
„Mūsų tikslas nėra būti dar vienu laboratoriniu įrenginiu, o sutelkti dėmesį į gamybos sistemas“, – sako Matti Järveläinen, „ColloidTek Oy“ (Kolo, Tamperė, Suomija) generalinis direktorius ir įkūrėjas. CW 2022 m. sausio mėn. tinklaraštyje „Pirštų atspaudų skysčiai kompozitams“ nagrinėjami Collo elektromagnetinio lauko (EMF) jutiklių derinys, signalų apdorojimas ir duomenų analizė, siekiant išmatuoti bet kokio skysčio, pvz., monomerų, dervų ar klijų, „pirštų atspaudus“. „Mes siūlome naują technologiją, kuri teikia tiesioginį grįžtamąjį ryšį realiu laiku, todėl galite geriau suprasti, kaip iš tikrųjų veikia jūsų procesas, ir reaguoti, kai viskas vyksta ne taip“, – sako Järveläinen. „Mūsų jutikliai realaus laiko duomenis konvertuoja į suprantamus ir veiksmingus fizinius dydžius, pvz., reologinį klampumą, leidžiantį optimizuoti procesą. Pavyzdžiui, galite sutrumpinti maišymo laiką, nes aiškiai matote, kada maišymas baigtas. Todėl naudodami Jūs galite padidinti produktyvumą, taupyti energiją ir sumažinti laužą, palyginti su mažiau optimizuotu apdorojimu.
2 tikslas: didinti žinias apie procesą ir vizualizaciją. Tokiems procesams kaip agregavimas, Järveläinen sako: „Nematote daug informacijos iš tiesiog momentinės nuotraukos. Jūs tiesiog paimate mėginį ir eini į laboratoriją ir žiūrite, kas buvo prieš kelias minutes ar valandas. Tai tarsi važiavimas greitkeliu, kas valandą Atmerkite akis minutei ir pabandykite nuspėti, kur eina kelias. Sause sutinka, pažymėdamas, kad CosiMo sukurtas jutiklių tinklas „padeda mums susidaryti išsamų proceso ir medžiagos elgesio vaizdą. Proceso metu matome vietinį poveikį, reaguojant į dalies storio ar integruotų medžiagų, pvz., putplasčio šerdies, pokyčius. Mes stengiamės pateikti informaciją apie tai, kas iš tikrųjų vyksta formoje. Tai leidžia mums nustatyti įvairią informaciją, pvz., srauto fronto formą, kiekvieno dalinio laiko atėjimą ir agregacijos laipsnį kiekvienoje jutiklio vietoje.
„Collo“ bendradarbiauja su epoksidinių klijų, dažų ir net alaus gamintojais, kad sukurtų kiekvienos pagamintos partijos proceso profilius. Dabar kiekvienas gamintojas gali peržiūrėti savo proceso dinamiką ir nustatyti labiau optimizuotus parametrus su įspėjimais, kad įsikištų, kai partijos neatitinka specifikacijų. stabilizuoti ir pagerinti kokybę.
Vaizdo įrašas apie srauto frontą CosiMo dalyje (įpurškimo įėjimas yra baltas taškas centre) kaip laiko funkcija, pagrįsta matavimo duomenimis iš formoje esančių jutiklių tinklo. Vaizdo kreditas: CosiMo projektas, DLR ZLP Augsburgo universitetas Augsburgas
„Noriu žinoti, kas nutinka gaminant dalis, o ne atidaryti dėžutę ir žiūrėti, kas atsitiks vėliau“, – sako Meggitt's Karapapas.“ Produktai, kuriuos sukūrėme naudodami Cranfieldo dielektrinius jutiklius, leido mums matyti procesą in situ, taip pat galėjome. kad patikrintų dervos kietėjimą. Naudodami visus šešis toliau aprašytus jutiklių tipus (sąrašas nėra baigtinis, tik mažas pasirinkimas, tiekėjai irgi), galite stebėti kietėjimą / polimerizaciją ir dervos srautą. Kai kurie jutikliai turi papildomų galimybių, o kombinuoti jutiklių tipai gali išplėsti stebėjimo ir vizualizavimo galimybes. Kompozitinio liejimo metu. Tai buvo įrodyta per CosiMo, kuris naudojo ultragarsinius, dielektrinius ir pjezorezistinius režimo jutiklius temperatūros ir slėgio matavimams Kistler (Winterthur, Šveicarija).
3 tikslas: Sutrumpinti ciklo laiką. Collo jutikliai gali išmatuoti dviejų dalių greitai kietėjančios epoksidinės dervos vienodumą, nes A ir B dalys yra sumaišomos ir įpurškiamos RTM metu ir visose formos vietose, kur tokie jutikliai yra. greičiau kietėjančios dervos, skirtos tokioms reikmėms kaip Urban Air Mobility (UAM), kurios užtikrintų greitesnius kietėjimo ciklus, palyginti su dabartiniais vienos dalies epoksidais, tokiais kaip RTM6.
Collo jutikliai taip pat gali stebėti ir vizualizuoti epoksidinį degazavimą, įpurškimą ir kietėjimą, taip pat kai kiekvienas procesas baigtas. Galutinis kietėjimas ir kiti procesai, pagrįsti faktine apdorojamos medžiagos būsena (palyginti su tradiciniais laiko ir temperatūros receptais), vadinami medžiagos būsenos valdymu. (MSM). Tokios įmonės kaip AvPro (Normanas, Oklahoma, JAV) dešimtmečius siekia MSM, kad galėtų sekti dalių medžiagų ir procesų pokyčius, nes jos siekia konkrečių stiklėjimo temperatūros (Tg), klampumo, polimerizacijos ir (arba) tikslų. kristalizacija .Pavyzdžiui, CosiMo jutiklių tinklas ir skaitmeninė analizė buvo panaudoti norint nustatyti minimalų laiką, reikalingą RTM presui ir formoms įkaitinti, ir nustatyta, kad 96% maksimalios polimerizacijos buvo pasiekta per 4,5 minutės.
Dielektrinių jutiklių tiekėjai, tokie kaip „Lambient Technologies“ (Kembridžas, MA, JAV), „Netzsch“ (Selbas, Vokietija) ir „Synthesites“ (Uccle, Belgija), taip pat pademonstravo savo gebėjimą sutrumpinti ciklo laiką. „Synthesites“ mokslinių tyrimų ir plėtros projektas su kompozitų gamintojais „Hutchinson“ (Paryžius, Prancūzija) ) ir „Bombardier Belfast“ (dabar „Spirit AeroSystems“ (Belfastas, Airija)) praneša, kad remiantis realaus laiko dervos atsparumo ir temperatūros matavimais, naudojant „Optimold“ duomenų rinkimo įrenginį ir „Optiview“ programinę įrangą konvertuojama į apskaičiuotą klampumą ir Tg. „Gamintojai gali matyti Tg. realiuoju laiku, todėl jie gali nuspręsti, kada sustabdyti kietėjimo ciklą“, – aiškina Nikos Pantelelis, „Synthesites“ direktorius. „Jiems nereikia laukti, kol užbaigs perkėlimo ciklą, kuris yra ilgesnis nei būtina. Pavyzdžiui, tradicinis RTM6 ciklas yra 2 valandų pilnas kietėjimas 180 °C temperatūroje. Matėme, kad kai kuriose geometrijose tai gali būti sutrumpinta iki 70 minučių. Tai buvo įrodyta ir INNOTOOL 4.0 projekte (žr. „RTM pagreitinimas šilumos srauto jutikliais“), kur šilumos srauto jutiklio naudojimas sutrumpino RTM6 kietėjimo ciklą nuo 120 minučių iki 90 minučių.
4 tikslas: uždarojo ciklo prisitaikančių procesų valdymas. CosiMo projekto galutinis tikslas yra automatizuoti uždarojo ciklo valdymą gaminant sudėtines dalis. Tai taip pat yra ZAero ir iComposite 4.0 projektų, apie kuriuos pranešė CW m. 2020 m. (sąnaudų sumažinimas 30–50 %). Atkreipkite dėmesį, kad tai susiję su skirtingais procesais – automatizuotu paruošiamosios juostos (ZAero) uždėjimu ir pluošto purškimo preformavimu, palyginti su aukšto slėgio T-RTM naudojant CosiMo for RTM su greitai kietėjančiu epoksidiniu deriniu (iComposite 4.0). iš šių projektų naudoja jutiklius su skaitmeniniais modeliais ir algoritmais, kad imituotų procesą ir prognozuotų baigtos dalies rezultatą.
Sause paaiškino, kad proceso valdymas gali būti laikomas žingsnių serija. Pirmasis žingsnis yra integruoti jutiklius ir proceso įrangą, sakė jis, „kad būtų galima įsivaizduoti, kas vyksta juodojoje dėžėje ir naudotinus parametrus. Kiti keli žingsniai, galbūt pusė uždarojo ciklo valdymo, yra galimybė paspausti sustabdymo mygtuką, kad įsikištumėte, sureguliuotumėte procesą ir išvengtumėte atmestų dalių. Paskutiniame etape galite sukurti skaitmeninį dvynį, kuris gali būti automatizuotas, bet taip pat reikalauja investicijų į mašininio mokymosi metodus. „CosiMo“ ši investicija leidžia jutikliams tiekti duomenis į skaitmeninį dvynį, tada briaunų analizė (apskaičiavimai, atliekami gamybos linijos pakraštyje, palyginti su skaičiavimais iš centrinės duomenų saugyklos), naudojama srauto fronto dinamikai, pluošto tūriui viename tekstilės ruošinyje numatyti. ir galimų sausų dėmių.“Idealiu atveju galite nustatyti nustatymus, kad įjungtumėte uždarojo ciklo valdymą ir derinimą, – sakė Sause.“ Tai apims tokius parametrus kaip įpurškimo slėgis, formos slėgis ir temperatūra. Šią informaciją taip pat galite naudoti norėdami optimizuoti savo medžiagą.
Tai darydamos, įmonės naudoja jutiklius procesams automatizuoti. Pavyzdžiui, „Synthesites“ bendradarbiauja su savo klientais, kad integruotų jutiklius su įranga, kuri uždarytų dervos įleidimo angą, kai infuzija baigta, arba įjungtų šiluminį presą, kai pasiekiamas tikslinis sukietėjimas.
Järveläinen pažymi, kad norint nustatyti, kuris jutiklis yra geriausias kiekvienu naudojimo atveju, „reikia suprasti, kokius medžiagos ir proceso pokyčius norite stebėti, ir tada turite turėti analizatorių“. Analizatorius renka užklausiklio arba duomenų rinkimo bloko surinktus duomenis. neapdorotus duomenis ir konvertuoti juos į informaciją, kurią gali naudoti gamintojas. duomenų gavimo, taip pat duomenų saugojimo architektūra, kad būtų galima apdoroti duomenis.
„Galutiniai vartotojai nori ne tik matyti neapdorotus duomenis“, – sako Järveläinen. Jie nori žinoti: „Ar procesas optimizuotas?“ Kada galima žengti kitą žingsnį? analizei, o tada naudokite mašininį mokymąsi, kad pagreitintumėte procesą. Šį kraštų analizės ir mašininio mokymosi metodą, kurį naudoja Collo ir CosiMo komandos, galima pasiekti naudojant klampumo žemėlapius, skaitinius dervos srauto fronto modelius ir vizualizuojama galimybė galiausiai valdyti proceso parametrus ir mašinas.
„Optimold“ yra „Synthesites“ dielektriniams jutikliams sukurtas analizatorius. „Optimold“ įrenginys, valdomas naudojant „Synthesites“ Optiview programinę įrangą, naudoja temperatūros ir dervos atsparumo matavimus, kad apskaičiuotų ir parodytų realaus laiko diagramas, kad būtų galima stebėti dervos būseną, įskaitant mišinio santykį, cheminį senėjimą, klampumą, Tg. ir kietėjimo laipsnis.Gali būti naudojamas prepreg ir skysčių formavimo procesuose.Atskiras įrenginys Optiflow naudojamas srauto stebėjimui.Synthesites taip pat sukūrė kietėjimo treniruoklį, kuriam formoje ar dalyje nereikia kietėjimo jutiklio, o vietoj jo naudojamas temperatūros jutiklis ir dervos/prepreg mėginiai šiame analizatoriaus bloke. „Naudojame šį moderniausią metodą infuzijai ir klijų kietėjimui vėjo turbinos menčių gamybai“, – sakė Nikos Pantelelis, „Synthesites“ direktorius.
„Synthesites“ proceso valdymo sistemose integruoti jutikliai, „Optiflow“ ir (arba) „Optimold“ duomenų rinkimo įrenginiai ir „OptiView“ ir (arba) „Online Resin Status“ (ORS) programinė įranga. Vaizdo kreditas: „Synthesites“, redagavo The CW
Todėl dauguma jutiklių tiekėjų sukūrė savo analizatorius, kai kurie naudoja mašininį mokymąsi, o kai kurie ne. Tačiau sudėtinių medžiagų gamintojai taip pat gali kurti savo pasirinktines sistemas arba nusipirkti jau paruoštus prietaisus ir modifikuoti juos, kad atitiktų konkrečius poreikius. Tačiau analizatoriaus galimybės yra reikia atsižvelgti tik į vieną veiksnį.Yra daug kitų.
Kontaktas taip pat yra svarbus veiksnys renkantis, kurį jutiklį naudoti. Jutiklis gali liestis su medžiaga, užklausikliu arba abiem. Pavyzdžiui, šilumos srauto ir ultragarso jutiklius galima įterpti į RTM formą 1–20 mm atstumu nuo paviršius – tikslus stebėjimas nereikalauja kontakto su formoje esančia medžiaga.Ultragarsiniai jutikliai taip pat gali apklausti dalis skirtingame gylyje, priklausomai nuo naudojamo dažnio.Collo elektromagnetiniai jutikliai taip pat gali nuskaityti skysčių ar dalių gylį – 2-10 cm, priklausomai nuo dėl tardymo dažnumo – ir per nemetalinius indus ar įrankius, besiliečiančius su derva.
Tačiau magnetiniai mikrolaideliai (žr. „Bekontaktis temperatūros ir slėgio stebėjimas kompozitų viduje“) šiuo metu yra vieninteliai jutikliai, galintys tirti kompozitus 10 cm atstumu. Taip yra todėl, kad jie naudoja elektromagnetinę indukciją, kad sukeltų jutiklio atsaką, yra įdėtas į kompozitinę medžiagą. AvPro ThermoPulse mikrolaidinis jutiklis, įterptas į lipnų sukibimo sluoksnį, buvo tiriamas per 25 mm storio anglies pluošto laminatą, kad būtų galima matuoti temperatūrą klijavimo proceso metu. Kadangi mikrolaidų skersmuo yra 3–70 mikronų, jie neturi įtakos kompozito ar surišimo linijos veikimui.Šiek tiek didesnio 100–200 mikronų skersmens šviesolaidiniai jutikliai taip pat gali būti įterpti nepabloginant struktūrinių savybių. Tačiau, kadangi matuojant jie naudoja šviesą, šviesolaidiniai jutikliai turi turėti laidinį ryšį su Panašiai, kadangi dielektriniai jutikliai naudoja įtampą dervos savybėms matuoti, jie taip pat turi būti prijungti prie užklausiklio, o dauguma taip pat turi liestis su derva, kurią jie stebi.
„Collo Probe“ (viršuje) jutiklį galima panardinti į skysčius, o „Collo Plate“ (apačioje) įmontuoti į indo / maišymo indo sienelę arba proceso vamzdyną / tiekimo liniją. Vaizdo kreditas: ColloidTek Oy
Dar vienas svarbus aspektas yra jutiklio temperatūros galimybė. Pavyzdžiui, dauguma parduodamų ultragarsinių jutiklių paprastai veikia iki 150 °C temperatūroje, tačiau CosiMo dalys turi būti suformuotos aukštesnėje nei 200 °C temperatūroje. Todėl UNA turėjo suprojektuoti ultragarsinį jutiklį su šia galimybe.Lambient vienkartinius dielektrinius jutiklius galima naudoti ant dalių paviršių iki 350°C, o daugkartinio naudojimo formos jutiklius galima naudoti iki 250°C. RVmagnetics (Košicė, Slovakija) sukūrė jo mikrolaidinis jutiklis, skirtas kompozitinėms medžiagoms, kurios gali atlaikyti kietėjimą 500 °C temperatūroje. Nors pati Collo jutiklio technologija neturi teorinės temperatūros ribos, Collo Plate grūdinto stiklo skydas ir naujas Collo Probe polieterio eterketono (PEEK) korpusas yra išbandyti. Järveläinen teigimu, nepertraukiamam darbui 150 °C temperatūroje. Tuo tarpu „PhotonFirst“ (Alkmaar, Nyderlandai) naudojo poliimido dangą, kad suCoHS projekto šviesolaidinio jutiklio darbinė temperatūra būtų 350 °C, kad būtų užtikrintas tvarus ir ekonomiškas efektyvus aukštos temperatūros kompozitas.
Kitas veiksnys, į kurį reikia atsižvelgti, ypač montuojant, yra tai, ar jutiklis matuoja viename taške, ar yra linijinis jutiklis su keliais jutimo taškais. Pavyzdžiui, „Com&Sens“ (Eke, Belgija) šviesolaidiniai jutikliai gali būti iki 100 metrų ilgio ir pasižymi aukštesnėmis savybėmis. iki 40 pluoštinių Bragg grotelių (FBG) jutimo taškų, kurių atstumas yra ne mažesnis kaip 1 cm.Šie jutikliai buvo naudojami 66 metrų ilgio kompozitinių tiltų konstrukcijų būklės stebėjimui (SHM) ir dervos srauto stebėjimui perpilant didelius tilto paklotus. individualiems taškiniams jutikliams tokiam projektui prireiktų daug jutiklių ir daug montavimo laiko. NCC ir Cranfield universitetas teigia, kad jų linijiniai dielektriniai jutikliai turi panašių pranašumų. Palyginti su vieno taško dielektriniais jutikliais, kuriuos siūlo Lambient, Netzsch ir Synthesites, “ Naudodami linijinį jutiklį, galime nuolat stebėti dervos srautą išilgai ilgio, o tai žymiai sumažina detalėje ar įrankyje reikalingų jutiklių skaičių.
AFP NLR šviesolaidiniams jutikliams Į 8-ąjį Coriolis AFP galvutės kanalą integruotas specialus blokas, skirtas keturioms šviesolaidinių jutiklių matricoms patalpinti į aukštos temperatūros, anglies pluoštu sustiprintą kompozicinį bandymo skydelį. Vaizdo kreditas: SuCoHS Project, NLR
Linijiniai jutikliai taip pat padeda automatizuoti įrenginius. Vykdant SuCoHS projektą, Royal NLR (Nyderlandų aviacijos ir kosmoso centras, Marknesas) sukūrė specialų įrenginį, integruotą į 8-ojo kanalo automatinio pluošto išdėstymo (AFP) vadovą Coriolis Composites (Queven, Prancūzija), kad įterptų keturis matricas ( atskiros šviesolaidinės linijos), kurių kiekvienoje yra nuo 5 iki 6 FBG jutiklių (iš viso „PhotonFirst“ siūlo 23 jutiklius), anglies pluošto bandymo plokštėse. „RVmagnetics“ savo mikrolaidinius jutiklius įdėjo į pultuotą GFRP armatūros strypą. ilgi daugumai kompozitinių mikrolaidų], bet yra automatiškai nuolat dedami, kai gaminama armatūra“, – sakė vienas iš „RVmagnetics“ įkūrėjų Ratislavas Varga. „Jūs turite mikrolaidą su 1 km mikrolaidu. gijų ritinius ir paduokite į armatūros strypų gamybos įrenginį nekeičiant armatūros gamybos būdo. Tuo tarpu „Com&Sens“ kuria automatizuotą technologiją, kad į slėginius indus įterptų šviesolaidinius jutiklius gijų apvijos metu.
Dėl savo gebėjimo praleisti elektrą, anglies pluoštas gali sukelti problemų dielektriniuose jutikliuose. Dielektriniuose jutikliuose naudojami du elektrodai, išdėstyti arti vienas kito. Tokiu atveju naudokite filtrą.“ Filtras leidžia dervai praeiti pro jutiklius, bet izoliuoja juos nuo anglies pluošto. Kranfildo universiteto ir NCC sukurtas linijinis dielektrinis jutiklis naudoja kitokį metodą, įskaitant dvi susuktas poras varinių laidų. Kai įtampa yra, tarp laidų sukuriamas elektromagnetinis laukas, kuris naudojamas matuoti dervos varžą. Laidai yra padengti su izoliuojančiu polimeru, kuris neturi įtakos elektriniam laukui, bet neleidžia anglies pluoštui užtrumpinti.
Žinoma, problema taip pat yra kaina. Com&Sens teigia, kad vidutinė kaina vienam FBG jutimo taškui yra 50–125 eurai, o ji gali sumažėti iki maždaug 25–35 eurų, jei naudojama partijomis (pvz., 100 000 slėginių indų). tik dalis dabartinių ir numatomų sudėtinių slėginių indų gamybos pajėgumų, žr. CW 2021 m. straipsnį apie vandenilį.) Meggitt's Karapapas teigia gavęs pasiūlymų dėl šviesolaidinių linijų su FBG jutikliais, kurių vidutinė kaina yra 250 GBP už jutiklį (≈300 EUR už jutiklį). tardytojas kainuoja apie 10 000 svarų sterlingų (12 000 eurų). „Mūsų išbandytas linijinis dielektrinis jutiklis buvo labiau panašus į dengtą laidą, kurį galite nusipirkti iš lentynos“, – pridūrė jis. vyresnysis mokslo darbuotojas) Kompozitinių procesų moksle Kranfildo universitete, „yra impedanso analizatorius, kuris yra labai tikslus ir kainuoja mažiausiai 30 000 GBP [≈ 36 000 €], tačiau NCC naudoja daug paprastesnį užklausiklį, kurį iš esmės sudaro jau paruoštas moduliai iš komercinės bendrovės „Advise Deta“ [Bedfordas, JK]“. „Synthesites“ siūlo 1 190 EUR už liejimo jutiklius ir 20 EUR už vienkartinius / dalių jutiklius EUR, Optiflow kotiruojama už 3 900 EUR, o Optimold – 7 200 EUR, su didėjančiomis nuolaidomis keliems analizatorių blokams. Į šias kainas įeina Optiview programinė įranga ir bet kokia reikiamą paramą, sakė Pantelelis ir pridūrė, kad vėjo menčių gamintojai sutaupo 1,5 valandos per ciklą, prideda menčių per mėnesį ir sumažina energijos suvartojimą 20 procentų, o investicijų grąža yra tik keturis mėnesius.
Kompozicijos, naudojančios jutiklius, įgis pranašumą, kai vystosi kompozitų 4.0 skaitmeninė gamyba. Pavyzdžiui, sako Grégoire Beauduin, Com&Sens verslo plėtros direktorius: „Slėginių indų gamintojai stengiasi sumažinti svorį, medžiagų naudojimą ir sąnaudas, todėl jie gali naudoti mūsų jutiklius, kad pateisintų. jų konstrukcijas ir stebėti gamybą, kai iki 2030 m. jos pasiekia reikiamą lygį. Tie patys jutikliai, naudojami sluoksnių įtempimo lygiui įvertinti siūlų vyniojimo ir kietėjimo metu, taip pat gali stebėti bako vientisumą per tūkstančius degalų papildymo ciklų, numatyti reikalingą priežiūrą ir pakartotinai sertifikuoti projektavimo pabaigoje. gyvenimą. Mes galime Kiekvienam pagamintam sudėtiniam slėginiam indui suteikiamas skaitmeninis dvigubas duomenų fondas, taip pat kuriamas sprendimas palydovams.
Skaitmeninių dvynių ir gijų įgalinimas „Com&Sens“ bendradarbiauja su kompozitų gamintoju, kad naudotų savo šviesolaidinius jutiklius, kad būtų užtikrintas skaitmeninių duomenų srautas projektuojant, gaminant ir teikiant paslaugas (dešinėje), kad būtų palaikomos skaitmeninės ID kortelės, palaikančios kiekvienos pagamintos dalies (kairėje) skaitmeninį dvynį. Vaizdo kreditas: Com&Sens ir 1 pav. „Inžinerija su skaitmeninėmis gijomis“, V. Singh, K. Wilcox.
Taigi jutiklių duomenys palaiko skaitmeninį dvynį, taip pat skaitmeninę giją, apimančią projektavimą, gamybą, paslaugų operacijas ir senėjimą. Analizuojant naudojant dirbtinį intelektą ir mašininį mokymąsi, šie duomenys grįžta į projektavimą ir apdorojimą, gerinant našumą ir tvarumą. taip pat pakeitė tiekimo grandinių veikimo būdą. Pavyzdžiui, klijų gamintojas Kiilto (Tamperė, Suomija) naudoja Collo jutiklius, kad padėtų klientams kontroliuoti A, B ir tt komponentų santykį daugiakomponentėje klijų maišymo įrangoje. dabar gali pritaikyti savo klijų sudėtį individualiems klientams, – sako Järveläinenas, – tačiau tai taip pat leidžia Kiilto suprasti, kaip dervos sąveikauja klientų procesuose ir kaip klientai sąveikauja su savo produktais, o tai keičia tiekimo būdą. Grandinės gali veikti kartu.
„OPTO-Light“ naudoja „Kistler“, „Netzsch“ ir „Synthesites“ jutiklius, kad stebėtų termoplastinių perlietų epoksidinių CFRP dalių kietėjimą. Vaizdo kreditas: AZL
Jutikliai taip pat palaiko novatoriškus naujų medžiagų ir procesų derinius. Aprašyta 2019 m. CW straipsnyje apie OPTO-Light projektą (žr. „Termoplastiniai termoplastiniai termoretai, 2 minučių ciklas, viena baterija“), AZL Achenas (Achenas, Vokietija) naudoja dviejų etapų procesas, skirtas horizontaliai suspausti vieną To (UD) anglies pluoštą / epoksidinį prepregą, tada padengtą 30 % trumpu stiklo pluoštu sustiprintu PA6. Svarbiausia yra tik iš dalies sukietinti prepregą, kad likęs epoksidinės medžiagos reaktyvumas galėtų sukibti su termoplastu. .AZL naudoja Optimold ir Netzsch DEA288 Epsilon analizatorius su Synthesites ir Netzsch dielektriniais jutikliais bei Kistler liejimo jutikliais ir DataFlow programine įranga, kad optimizuotų liejimą įpurškimo būdu. suprasti kietėjimo būklę, kad būtų pasiektas geras ryšys su termoplastiniu liejimu“, – aiškina AZL tyrimų inžinierius Richardas Scharesas. „Ateityje procesas gali būti pritaikomas ir išmanus, proceso sukimąsi sukelia jutiklių signalai.
Tačiau yra esminė problema, sako Järveläinen, „ir tai, kad klientai nesupranta, kaip šiuos skirtingus jutiklius integruoti į savo procesus. Dauguma įmonių neturi jutiklių ekspertų. Šiuo metu jutiklių gamintojai ir klientai turi keistis informacija pirmyn ir atgal. Tokios organizacijos kaip AZL, DLR (Augsburgas, Vokietija) ir NCC plėtoja kelių jutiklių patirtį. Sause teigė, kad UNA yra grupių, taip pat atskirų įmonių. įmonėms, siūlančioms jutiklių integravimą ir skaitmenines dvynių paslaugas. Jis pridūrė, kad Augsburgo AI gamybos tinklas šiam tikslui išsinuomojo 7 000 kvadratinių metrų ploto patalpas, „išplėsdamas CosiMo plėtros planą iki labai plačios apimties, įskaitant susietas automatikos ląsteles, kuriose pramonės partneriai gali įdėti mašinas, vykdyti projektus ir išmokti integruoti naujus AI sprendimus.
Carapappas sakė, kad Meggitt dielektrinio jutiklio demonstravimas NCC buvo tik pirmas žingsnis. „Galų gale aš noriu stebėti savo procesus ir darbo eigą bei įtraukti juos į mūsų ERP sistemą, kad iš anksto žinočiau, kuriuos komponentus gaminti, kuriuos žmones poreikis ir kokias medžiagas užsakyti. Tobulėja skaitmeninė automatika.
Sveiki atvykę į internetinį SourceBook, kuris atitinka CompositesWorld metinį spausdintą SourceBook Composites Industry Buyer's Guide leidimą.
„Spirit AeroSystems“ įgyvendina išmanųjį „Airbus“ dizainą, skirtą A350 centro korpusui ir priekinėms dalims Kingstone, NC
Paskelbimo laikas: 2022-05-20
