In die strewe na volhoubaarheid verminder sensors siklustye, energiegebruik en vermorsing, outomatiseer geslotelusprosesbeheer en verhoog kennis, wat nuwe moontlikhede vir slim vervaardiging en strukture oopmaak.#sensors #volhoubaarheid #SHM
Sensors aan die linkerkant (van bo na onder): hittevloed (TFX), in-vorm diëlektrika (Lambient), ultrasoniese (Universiteit van Augsburg), weggooibare diëlektrika (Sintesiete) en tussen pennies en termokoppels Mikrodraad (AvPro). Grafieke (bo, kloksgewys): Collo-diëlektriese konstante (CP) teenoor Collo-ioniese viskositeit (CIV), harsweerstand teenoor tyd (Sintesites) en digitale model van caprolactam-geïnplanteerde voorvorms met behulp van elektromagnetiese sensors (CosiMo-projek, DLR ZLP, Universiteit van Augsburg).
Namate die wêreldbedryf voortgaan om uit die COVID-19-pandemie te kom, het dit verskuif na die prioritisering van volhoubaarheid, wat die vermindering van vermorsing en verbruik van hulpbronne (soos energie, water en materiale) vereis. Gevolglik moet vervaardiging doeltreffender en slimmer word. .Maar dit vereis inligting.Vir komposiete, waar kom hierdie data vandaan?
Soos beskryf in CW se 2020 Composites 4.0-reeks artikels, is die definisie van die metings wat nodig is om onderdeelkwaliteit en produksie te verbeter, en die sensors wat nodig is om daardie metings te bereik, die eerste stap in slim vervaardiging. Gedurende 2020 en 2021 het CW berig oor sensors—diëlektriese sensors, hittevloedsensors, optieseveselsensors en nie-kontaksensors wat ultrasoniese en elektromagnetiese golwe gebruik—asook projekte wat hul vermoëns demonstreer (sien CW se aanlyn sensorinhoudstel). Hierdie artikel bou voort op hierdie verslag deur die sensors wat in saamgestelde gebruik word te bespreek. materiale, hul beloofde voordele en uitdagings, en die tegnologiese landskap wat ontwikkel word. Veral maatskappye wat as leiers in die saamgestelde industrie opduik, verken en navigeer reeds hierdie ruimte.
Sensornetwerk in CosiMo 'n Netwerk van 74 sensors – waarvan 57 ultrasoniese sensors is wat by die Universiteit van Augsburg ontwikkel is (regs gewys, ligblou kolletjies in die boonste en onderste vormhelftes) – word gebruik vir dekseldemonstrator vir die T-RTM giet CosiMo-projek vir termoplastiese saamgestelde batterye.Beeldkrediet: CosiMo-projek, DLR ZLP Augsburg, Universiteit van Augsburg
Doelwit #1: Geld bespaar. Die CW se Desember 2021-blog, "Custom Ultrasonic Sensors for Composite Process Optimization and Control," beskryf werk by die Universiteit van Augsburg (UNA, Augsburg, Duitsland) om 'n netwerk van 74 sensors te ontwikkel wat vir die CosiMo projek om 'n EV-batterydeksel-demonstrator (saamgestelde materiale in slim vervoer) te vervaardig. Die onderdeel word vervaardig met behulp van termoplastiese harsoordragvorming (T-RTM), wat kaprolaktammonomeer in situ in 'n poliamied 6 (PA6) saamgestelde polimeer polimeer.Markus Sause, Professor by UNA en hoof van UNA se kunsmatige intelligensie (KI)-produksienetwerk in Augsburg, verduidelik hoekom sensors so belangrik is: “Die grootste voordeel wat ons bied, is die visualisering van wat binne die swart boks gebeur tydens verwerking. Tans het die meeste vervaardigers beperkte stelsels om dit te bereik. Hulle gebruik byvoorbeeld baie eenvoudige of spesifieke sensors wanneer hulle harsinfusie gebruik om groot lugvaartonderdele te maak. As die infusieproses verkeerd loop, het jy basies 'n groot stuk afval. Maar as jy 'n oplossing het om te verstaan wat in die produksieproses verkeerd geloop het en hoekom, kan jy dit regmaak en dit regstel, wat jou baie geld bespaar.”
Termokoppels is 'n voorbeeld van 'n "eenvoudige of spesifieke sensor" wat al dekades lank gebruik word om die temperatuur van saamgestelde laminate tydens outoklaaf- of oondharding te monitor. Hulle word selfs gebruik om die temperatuur in oonde of verwarmingskomberse te beheer om saamgestelde herstelpleisters te genees met behulp van termiese bindmiddels.Harsvervaardigers gebruik 'n verskeidenheid sensors in die laboratorium om veranderinge in harsviskositeit oor tyd en temperatuur te monitor om genesingsformulerings te ontwikkel.Wat egter na vore kom, is 'n sensornetwerk wat die vervaardigingsproses in situ kan visualiseer en beheer op grond van veelvuldige parameters (bv. temperatuur en druk) en die toestand van die materiaal (bv. viskositeit, aggregasie, kristallisasie).
Byvoorbeeld, die ultrasoniese sensor wat vir die CosiMo-projek ontwikkel is, gebruik dieselfde beginsels as ultrasoniese inspeksie, wat die steunpilaar geword het van nie-vernietigende toetsing (NDI) van voltooide saamgestelde dele.Petros Karapapas, Hoofingenieur by Meggitt (Loughborough, VK), gesê: "Ons doel is om die tyd en arbeid wat benodig word vir na-produksie-inspeksie van toekomstige komponente te verminder, terwyl ons na digitale vervaardiging beweeg." Materials Centre (NCC, Bristol, VK) samewerking om die monitering van 'n Solvay (Alpharetta, GA, VSA) EP 2400-ring tydens RTM te demonstreer met behulp van 'n lineêre diëlektriese sensor ontwikkel by Cranfield Universiteit (Cranfield, VK) Vloei en uitharding van oksihars vir 'n 1,3 m lank, 0,8 m breed en 0,4 m diep saamgestelde dop vir 'n kommersiële vliegtuigenjin-hitteruiler.“Terwyl ons gekyk het hoe om groter samestellings met hoër produktiwiteit te maak, kon ons nie bekostig om al die tradisionele na-verwerkingsinspeksies en toets op elke onderdeel,” het Karapapas gesê.“Op die oomblik maak ons toetspanele langs hierdie RTM-onderdele en doen dan meganiese toetse om die genesingsiklus te bekragtig. Maar met hierdie sensor is dit nie nodig nie.”
Die Collo-sonde word in die verfmenghouer (groen sirkel aan die bokant) gedompel om vas te stel wanneer vermenging voltooi is, wat tyd en energie bespaar. Beeldkrediet: ColloidTek Oy
"Ons doel is nie om nog 'n laboratoriumtoestel te wees nie, maar om op produksiestelsels te fokus," sê Matti Järveläinen, HUB en stigter van ColloidTek Oy (Kolo, Tampere, Finland). Die CW Januarie 2022-blog "Fingerprint Liquids for Composites" verken Collo se kombinasie van elektromagnetiese veld (EMF) sensors, seinverwerking en data-analise om die "vingerafdruk" van enige vloeistof soos monomere, harse of kleefmiddels te meet. "Wat ons bied is 'n nuwe tegnologie wat direkte terugvoer in reële tyd verskaf, sodat jy kan beter verstaan hoe jou proses werklik werk en reageer wanneer dinge verkeerd loop,” sê Järveläinen.“Ons sensors skakel intydse data om in verstaanbare en uitvoerbare fisiese hoeveelhede, soos reologiese viskositeit, wat prosesoptimering moontlik maak. Jy kan byvoorbeeld mengtye verkort omdat jy duidelik kan sien wanneer vermenging voltooi is. Met You kan dus produktiwiteit verhoog, energie bespaar en afval verminder in vergelyking met minder geoptimaliseerde verwerking.”
Doelwit #2: Verhoog proseskennis en visualisering. Vir prosesse soos samevoeging sê Järveläinen: “Jy sien nie veel inligting uit net 'n momentopname nie. Jy neem net 'n monster en gaan na die laboratorium en kyk hoe dit minute of ure gelede was. Dit is soos om op die snelweg te ry, elke uur Maak jou oë vir ’n minuut oop en probeer voorspel waarheen die pad gaan.” Sause stem saam en merk op dat die sensornetwerk wat in CosiMo ontwikkel is, "ons help om 'n volledige prentjie van die proses en materiaalgedrag te kry. Ons kan plaaslike effekte in die proses sien, in reaksie op Variasies in deeldikte of geïntegreerde materiale soos skuimkern. Wat ons probeer doen, is om inligting te verskaf oor wat werklik in die vorm gebeur. Dit stel ons in staat om verskeie inligting te bepaal soos die vorm van die vloeifront, die aankoms van elke deeltydse en die mate van samevoeging by elke sensorplek.”
Collo werk saam met vervaardigers van epoksiekleefmiddels, verf en selfs bier om prosesprofiele te skep vir elke bondel wat geproduseer word. Nou kan elke vervaardiger die dinamika van hul proses sien en meer geoptimaliseerde parameters stel, met waarskuwings om in te gryp wanneer bondels buite spesifikasie is. Dit help kwaliteit te stabiliseer en te verbeter.
Video van die vloeifront in 'n CosiMo-deel (inspuitingang is die wit kolletjie in die middel) as 'n funksie van tyd, gebaseer op meetdata van 'n in-vorm sensornetwerk.Beeldkrediet: CosiMo-projek, DLR ZLP Augsburg, Universiteit van Augsburg
"Ek wil weet wat gebeur tydens die vervaardiging van deel, nie die boks oopmaak en sien wat daarna gebeur nie," sê Meggitt se Karapapas. om die genesing van die hars te verifieer.” Die gebruik van al ses tipes sensors wat hieronder beskryf word (nie 'n volledige lys nie, net 'n klein keuse, ook verskaffers), kan genesing/polimerisasie en harsvloei monitor. Sommige sensors het bykomende vermoëns, en gekombineerde sensortipes kan die opsporing- en visualiseringsmoontlikhede uitbrei tydens saamgestelde gietwerk.Dit is gedemonstreer tydens CosiMo, wat ultrasoniese, diëlektriese en piëzoresistiewe in-modus sensors gebruik het vir temperatuur- en drukmetings deur Kistler (Winterthur, Switserland).
Doelwit #3: Verminder siklustyd. Collo-sensors kan die eenvormigheid van tweedelige vinnig-hardende epoksie meet aangesien dele A en B gemeng en ingespuit word tydens RTM en op elke plek in die vorm waar sulke sensors geplaas word. Dit kan help om dit moontlik te maak vinniger genesingsharse vir toepassings soos Urban Air Mobility (UAM), wat vinniger genesingsiklusse sal bied in vergelyking met huidige eendelige epoksieë soos RTM6.
Collo-sensors kan ook moniteer en visualiseer dat epoksie ontgas, ingespuit en genees word, en wanneer elke proses voltooi is. Afronding van uitharding en ander prosesse gebaseer op die werklike toestand van die materiaal wat verwerk word (teenoor tradisionele tyd- en temperatuurresepte) word materiaaltoestandbestuur genoem (MSM). Maatskappye soos AvPro (Norman, Oklahoma, VSA) nastreef MSM al dekades lank om veranderinge in gedeeltelike materiale en prosesse op te spoor, aangesien dit spesifieke teikens vir glasoorgangstemperatuur (Tg), viskositeit, polimerisasie en/of nastreef kristallisasie .Byvoorbeeld, 'n netwerk van sensors en digitale analise in CosiMo is gebruik om die minimum tyd te bepaal wat nodig is om die RTM pers en gietvorm op te warm en gevind dat 96% van die maksimum polimerisasie in 4,5 minute bereik is.
Diëlektriese sensorverskaffers soos Lambient Technologies (Cambridge, MA, VSA), Netzsch (Selb, Duitsland) en Synthesites (Uccle, België) het ook hul vermoë getoon om siklustye te verminder. Synthesites se R&D-projek met saamgestelde vervaardigers Hutchinson (Parys, Frankryk) ) en Bombardier Belfast (nou Spirit AeroSystems (Belfast, Ierland)) berig dat, gebaseer op intydse metings van harsweerstand en temperatuur, deur sy Optimold data-verkrygingseenheid en Optiview Software omskakel na geskatte viskositeit en Tg.“Vervaardigers kan die Tg sien. intyds, sodat hulle kan besluit wanneer om die uithardingsiklus te stop,” verduidelik Nikos Pantelelis, Direkteur van Sintesiete. “Hulle hoef nie te wag om 'n oordragsiklus te voltooi wat langer is as wat nodig is nie. Byvoorbeeld, die tradisionele siklus vir RTM6 is 'n 2-uur volle kuur by 180°C. Ons het gesien dat dit in sommige geometrieë tot 70 minute verkort kan word. Dit is ook gedemonstreer in die INNOTOOL 4.0-projek (sien “Versnelling van RTM met hittevloeisensors”), waar die gebruik van 'n hittevloedsensor die RTM6-geneesiklus van 120 minute tot 90 minute verkort het.
Doelwit #4: Geslote-lusbeheer van aanpasbare prosesse.Vir die CosiMo-projek is die uiteindelike doel om geslotelusbeheer tydens die vervaardiging van saamgestelde dele te outomatiseer. Dit is ook die doelwit van die ZAero- en iComposite 4.0-projekte wat deur CW in 2020 (30-50% kostevermindering).Neem kennis dat dit verskillende prosesse behels – outomatiese plasing van prepreg-tape (ZAero) en veselsproei-voorvorm in vergelyking met hoëdruk T-RTM in CosiMo vir RTM met vinnig uithardende epoksie (iComposite 4.0). van hierdie projekte gebruik sensors met digitale modelle en algoritmes om die proses te simuleer en die uitkoms van die voltooide deel te voorspel.
Prosesbeheer kan beskou word as 'n reeks stappe, het Sause verduidelik. Die eerste stap is om sensors en prosestoerusting te integreer, het hy gesê, "om te visualiseer wat in die swart boks aangaan en die parameters om te gebruik. Die ander paar stappe, miskien die helfte van geslote-lus beheer, is om die stopknoppie te druk om in te gryp, die proses in te stem en verwerpte dele te voorkom. As ’n laaste stap kan jy ’n digitale tweeling ontwikkel, wat geoutomatiseer kan word, maar ook belegging in masjienleermetodes vereis.” In CosiMo stel hierdie belegging sensors in staat om data in die digitale tweeling in te voer, Edge-analise (berekeninge uitgevoer aan die rand van die produksielyn versus berekeninge vanaf 'n sentrale databewaarplek) word dan gebruik om vloeifrontdinamika, veselvolume-inhoud per tekstielvoorvorm te voorspel en potensiële droë kolle.” Ideaal gesproke kan jy instellings daarstel om geslote-lusbeheer en -instelling in die proses moontlik te maak,” het Sause gesê.” Dit sal parameters soos inspuitdruk, vormdruk en temperatuur insluit. Jy kan ook hierdie inligting gebruik om jou materiaal te optimaliseer.”
Sodoende gebruik maatskappye sensors om prosesse te outomatiseer.Synthesites werk byvoorbeeld saam met sy kliënte om sensors met toerusting te integreer om die harsinlaat toe te maak wanneer infusie voltooi is, of om die hittepers aan te skakel wanneer teikengenesing bereik word.
Järveläinen merk op dat om te bepaal watter sensor die beste vir elke gebruiksgeval is, "jy moet verstaan watter veranderinge in die materiaal en proses jy wil monitor, en dan moet jy 'n ontleder hê." 'n Ontleder verkry die data wat deur 'n ondervraer of dataverkrygingseenheid ingesamel is. rou data en omskep dit in inligting wat deur die vervaardiger bruikbaar is." Jy sien eintlik baie maatskappye wat sensors integreer, maar dan doen hulle niks met die data nie," het Sause gesê. Wat nodig is, het hy verduidelik, is "'n stelsel van data-verkryging, sowel as 'n databergingsargitektuur om die data te kan verwerk.”
“Eindgebruikers wil nie net rou data sien nie,” sê Järveläinen.” Hulle wil weet: 'Is die proses geoptimaliseer?'” Wanneer kan die volgende stap geneem word?” Om dit te doen, moet jy verskeie sensors kombineer vir ontleding, en gebruik dan masjienleer om die proses te bespoedig.” Hierdie randanalise en masjienleerbenadering wat deur die Collo- en CosiMo-span gebruik word, kan bereik word deur viskositeitskaarte, numeriese modelle van die harsvloeifront, en Die vermoë om uiteindelik prosesparameters en masjinerie te beheer word gevisualiseer.
Optimold is 'n ontleder wat deur Synthesites ontwikkel is vir sy diëlektriese sensors. Die Optimold-eenheid, wat deur Synthesites se Optiview-sagteware beheer word, gebruik temperatuur- en harsweerstandmetings om intydse grafieke te bereken en te vertoon om harsstatus te monitor, insluitend mengverhouding, chemiese veroudering, viskositeit, Tg en graad van genesing.Dit kan gebruik word in prepreg en vloeistofvormende prosesse.'n Aparte eenheid Optiflow word gebruik vir vloeimonitering.Synthesites het ook 'n uithardingssimulator ontwikkel wat nie 'n uithardingsensor in die vorm of deel benodig nie, maar eerder 'n temperatuursensor en hars/prepreg-monsters in hierdie ontleder-eenheid. "Ons gebruik hierdie moderne metode vir infusie en kleefmiddelverharding vir windturbine-lemmeproduksie," het Nikos Pantelelis, Direkteur van Sintesiete, gesê.
Synthesites-prosesbeheerstelsels integreer sensors, Optiflow- en/of Optimold-dataverkrygingseenhede, en OptiView- en/of Online Resin Status (ORS)-sagteware. Beeldkrediet: Synthesites, geredigeer deur The CW
Daarom het die meeste sensorverskaffers hul eie ontleders ontwikkel, sommige gebruik masjienleer en ander nie. Maar saamgestelde vervaardigers kan ook hul eie pasgemaakte stelsels ontwikkel of van die rak instrumente koop en dit verander om aan spesifieke behoeftes te voldoen. Ontledervermoë is egter net een faktor om te oorweeg.Daar is baie ander.
Kontak is ook 'n belangrike oorweging wanneer jy kies watter sensor om te gebruik. Die sensor moet dalk in kontak wees met die materiaal, die ondervraer, of albei. Byvoorbeeld, hittevloed- en ultrasoniese sensors kan in 'n RTM-vorm geplaas word 1-20 mm vanaf die oppervlak – akkurate monitering vereis nie kontak met die materiaal in die vorm nie. Ultrasoniese sensors kan ook dele op verskillende dieptes ondervra afhangende van die frekwensie wat gebruik word. Collo elektromagnetiese sensors kan ook die diepte van vloeistowwe of dele lees – 2-10 cm, afhangende op die frekwensie van ondervraging – en deur nie-metaalhouers of gereedskap in kontak met die hars.
Magnetiese mikrodrade (sien “Nie-kontakmonitering van temperatuur en druk binne komposiete”) is egter tans die enigste sensors wat in staat is om samestellings op 'n afstand van 10 cm te ondervra. Dit is omdat dit elektromagnetiese induksie gebruik om 'n reaksie van die sensor te ontlok, wat is in die saamgestelde materiaal ingebed.AvPro se ThermoPulse mikrodraadsensor, ingebed in die kleefbindingslaag, is deur 'n 25 mm dik koolstofvesellaminaat ondervra om temperatuur tydens die bindingsproses te meet. Aangesien die mikrodrade 'n harige deursnee van 3-70 mikron het, hulle beïnvloed nie saamgestelde of bindingslynprestasie nie. By effens groter deursnee van 100-200 mikron kan optieseveselsensors ook ingebed word sonder om strukturele eienskappe te verswak. Omdat hulle egter lig gebruik om te meet, moet optieseveselsensors 'n bedrade verbinding hê met die ondervraer. Net so, aangesien diëlektriese sensors spanning gebruik om harseienskappe te meet, moet hulle ook aan 'n ondervraer gekoppel wees, en die meeste moet ook in kontak wees met die hars wat hulle monitor.
Die Collo Probe (bo)-sensor kan in vloeistowwe gedompel word, terwyl die Collo-plaat (onder) in die wand van 'n houer/menghouer of prosespyp/toevoerlyn geïnstalleer is. Beeldkrediet: ColloidTek Oy
Die temperatuurvermoë van die sensor is nog 'n belangrike oorweging. Die meeste ultrasoniese sensors van die rak werk byvoorbeeld tipies by temperature tot 150°C, maar dele in CosiMo moet by temperature bo 200°C gevorm word. Daarom, UNA moes 'n ultrasoniese sensor met hierdie vermoë ontwerp. Lambient se weggooibare diëlektriese sensors kan op deeloppervlaktes tot 350°C gebruik word, en sy herbruikbare in-vorm-sensors kan tot 250°C gebruik word.RVmagnetics (Kosice, Slowakye) het ontwikkel sy mikrodraadsensor vir saamgestelde materiale wat verharding by 500°C kan weerstaan. Terwyl die Collo-sensortegnologie self geen teoretiese temperatuurlimiet het nie, word die geharde glasskerm vir die Collo-plaat en die nuwe poliëtereterketoon (PEEK) behuising vir die Collo Probe albei getoets vir deurlopende diens by 150°C, volgens Järveläinen. Intussen het PhotonFirst (Alkmaar, Nederland) 'n poliimiedbedekking gebruik om 'n bedryfstemperatuur van 350°C vir sy optieseveselsensor vir die SuCoHS-projek te verskaf, vir 'n volhoubare en koste- effektiewe hoë-temperatuur saamgestelde.
Nog 'n faktor wat in ag geneem moet word, veral vir installasie, is of die sensor by 'n enkele punt meet of 'n lineêre sensor met veelvuldige waarnemingspunte is. Com&Sens (Eke, België) optieseveselsensors kan byvoorbeeld tot 100 meter lank wees en vertoon word. tot 40 vesel Bragg-rooster (FBG)-waarnemingspunte met 'n minimum spasiëring van 1 cm. Hierdie sensors is gebruik vir strukturele gesondheidsmonitering (SHM) van 66 meter lange saamgestelde brûe en harsvloeimonitering tydens infusie van groot brugdekke. Installering individuele puntsensors vir so 'n projek sal 'n groot aantal sensors en baie installasietyd vereis.NCC en Cranfield Universiteit eis soortgelyke voordele vir hul lineêre diëlektriese sensors. In vergelyking met enkelpunt diëlektriese sensors wat aangebied word deur Lambient, Netzsch en Synthesites, " Met ons lineêre sensor kan ons harsvloei deurlopend oor die lengte monitor, wat die aantal sensors wat in die onderdeel of gereedskap benodig word aansienlik verminder.
AFP NLR vir optiese veselsensors 'n Spesiale eenheid is in die 8ste kanaal van die Coriolis AFP-kop geïntegreer om vier optieseveselsensorskikkings in 'n hoëtemperatuur, koolstofveselversterkte saamgestelde toetspaneel te plaas. Beeldkrediet: SuCoHS Project, NLR
Lineêre sensors help ook om installasies te outomatiseer. In die SuCoHS-projek het Royal NLR (Dutch Aerospace Centre, Marknesse) 'n spesiale eenheid ontwikkel wat geïntegreer is in die 8ste kanaal Automated Fiber Placement (AFP) hoof van Coriolis Composites (Queven, Frankryk) om Vier skikkings in te sluit ( aparte optiesevesellyne), elk met 5 tot 6 FBG-sensors (PhotonFirst bied 'n totaal van 23 sensors), in koolstofvesel-toetspanele. lank vir die meeste saamgestelde mikrodrade], maar word outomaties deurlopend geplaas wanneer die staaf vervaardig word,” het Ratislav Varga, medestigter van RVmagnetics, gesê. “Jy het 'n mikrodraad met 'n 1km mikrodraad. spoele filament en voer dit in die wapeningsaanleg in sonder om die manier waarop die wapening gemaak word te verander.” Intussen werk Com&Sens aan outomatiese tegnologie om optieseveselsensors tydens die filamentwikkelproses in drukvate in te sluit.
As gevolg van sy vermoë om elektrisiteit te gelei, kan koolstofvesel probleme met diëlektriese sensors veroorsaak. Diëlektriese sensors gebruik twee elektrodes wat naby mekaar geplaas is. "As die vesels die elektrodes oorbrug, kortsluit hulle die sensor," verduidelik Lambient-stigter Huan Lee. Gebruik in hierdie geval ’n filter.” Die filter laat die hars deur die sensors beweeg, maar isoleer hulle van die koolstofvesel.” Die lineêre diëlektriese sensor wat deur Cranfield Universiteit en NCC ontwikkel is, gebruik 'n ander benadering, insluitend twee gedraaide pare koperdrade. Wanneer 'n spanning toegepas word, word 'n elektromagnetiese veld tussen die drade geskep, wat gebruik word om harsimpedansie te meet. Die drade is bedek. met 'n isolerende polimeer wat nie die elektriese veld beïnvloed nie, maar keer dat die koolstofvesel kortsluit.
Natuurlik is koste ook 'n probleem. Com&Sens noem dat die gemiddelde koste per FBG-waarnemingspunt 50-125 euro is, wat tot ongeveer 25-35 euro kan daal as dit in groepe gebruik word (bv. vir 100 000 drukvate).(Dit is slegs 'n fraksie van die huidige en geprojekteerde produksievermoë van saamgestelde drukvate, sien CW se 2021-artikel oor waterstof.) Meggitt se Karapapas sê hy het aanbiedinge ontvang vir optiesevesellyne met FBG-sensors van gemiddeld £250/sensor (≈300€/sensor), die ondervraer is sowat £10 000 werd (€12 000)."Die lineêre diëlektriese sensor wat ons getoets het, was meer soos 'n bedekte draad wat jy van die rak af kan koop," het hy bygevoeg. "Die ondervraer wat ons gebruik," voeg Alex Skordos, leser ( senior navorser) in Composites Process Science aan die Cranfield-universiteit, "is 'n impedansie-ontleder, wat baie akkuraat is en ten minste £30,000 kos [≈ €36,000], maar die NCC gebruik 'n baie eenvoudiger ondervraer wat basies uit die rak bestaan modules van die kommersiële maatskappy Advise Deta [Bedford, VK].” Synthesites kwoteer €1,190 vir in-vorm sensors en €20 vir enkelgebruik/onderdeel sensors In EUR word Optiflow gekwoteer teen EUR 3,900 en Optimold teen EUR 7,200, met toenemende afslag vir veelvuldige ontleder eenhede. Hierdie pryse sluit Optiview sagteware en enige nodige ondersteuning, het Pantelelis gesê en bygevoeg dat windbladvervaardigers 1,5 uur per siklus bespaar, lemme per lyn per maand byvoeg en energieverbruik met 20 persent verminder, met 'n opbrengs op belegging van slegs vir vier maande.
Maatskappye wat sensors gebruik, sal 'n voordeel kry namate saamgestelde 4.0 digitale vervaardiging ontwikkel. Byvoorbeeld, sê Grégoire Beauduin, Direkteur van Besigheidsontwikkeling by Com&Sens, "Soos drukvatvervaardigers probeer om gewig, materiaalgebruik en koste te verminder, kan hulle ons sensors gebruik om dit te regverdig. hul ontwerpe en moniteer produksie soos hulle die vereiste vlakke teen 2030 bereik. Dieselfde sensors wat gebruik word om vervormingsvlakke binne lae tydens filamentwikkeling en uitharding te bepaal, kan ook tenkintegriteit monitor tydens duisende hervullingsiklusse, vereiste onderhoud voorspel en hersertifiseer aan die einde van ontwerp lewe. Ons kan ’n Digitale tweelingdatapoel word voorsien vir elke saamgestelde drukvat wat vervaardig word, en die oplossing word ook vir satelliete ontwikkel.”
Aktivering van digitale tweelinge en drade Com&Sens werk saam met 'n vervaardiger van saamgestelde produkte om sy optieseveselsensors te gebruik om digitale datavloei deur ontwerp, produksie en diens (regs) moontlik te maak om digitale ID-kaarte te ondersteun wat die digitale tweeling van elke onderdeel (links) wat gemaak word, ondersteun. Beeldkrediet: Com&Sens en Figuur 1, "Engineering with Digital Threads" deur V. Singh, K. Wilcox.
Sensordata ondersteun dus die digitale tweeling, sowel as die digitale draad wat oor ontwerp, produksie, diensbedrywighede en veroudering strek. Wanneer dit ontleed word met behulp van kunsmatige intelligensie en masjienleer, voer hierdie data terug na ontwerp en verwerking, wat werkverrigting en volhoubaarheid verbeter. het ook die manier verander waarop voorsieningskettings saamwerk.Byvoorbeeld, gomvervaardiger Kiilto (Tampere, Finland) gebruik Collo-sensors om sy kliënte te help om die verhouding van komponente A, B, ens. in hul multi-komponent gommengtoerusting te beheer.”Kiilto kan nou die samestelling van sy kleefmiddels vir individuele klante aanpas,” sê Järveläinen, “maar dit stel Kiilto ook in staat om te verstaan hoe harse in klante se prosesse in wisselwerking tree, en hoe klante met hul produkte in wisselwerking is, wat die manier waarop aanbod gemaak word, verander. Kettings kan saamwerk.”
OPTO-Light gebruik Kistler-, Netzsch- en Synthesites-sensors om uitharding vir termoplastiese oorgevormde epoksie-CFRP-onderdele te monitor. Beeldkrediet: AZL
Sensors ondersteun ook innoverende nuwe materiaal- en proseskombinasies. Beskryf in CW se 2019-artikel oor die OPTO-Light-projek (sien "Thermoplastic Overmolding Thermosets, 2-Minute Cycle, One Battery"), gebruik AZL Aachen (Aachen, Duitsland) 'n twee-stap proses om 'n enkele To (UD) koolstofvesel/epoksie prepreg horisontaal saam te druk, dan oorgevorm met 30% kort glasvesel versterkte PA6. Die sleutel is om die prepreg slegs gedeeltelik te genees sodat die oorblywende reaktiwiteit in die epoksie binding aan die termoplast kan moontlik maak .AZL gebruik Optimold- en Netzsch DEA288 Epsilon-ontleders met Synthesites en Netzsch-diëlektriese sensors en Kistler-in-vorm-sensors en DataFlow-sagteware om spuitgieting te optimaliseer. die toestand van genesing te verstaan om 'n goeie verbinding met termoplastiese oorvorming te verkry,” verduidelik Richard Schares, navorsingsingenieur van AZL. "In die toekoms kan die proses aanpasbaar wees. En intelligent, prosesrotasie word deur sensorseine veroorsaak."
Daar is egter ’n fundamentele probleem, sê Järveläinen, “en dit is die gebrek aan begrip deur klante oor hoe om hierdie verskillende sensors in hul prosesse te integreer. Die meeste maatskappye het nie sensorkundiges nie.” Tans vereis die pad vorentoe sensorvervaardigers en -kliënte Ruil inligting heen en weer uit. Organisasies soos AZL, DLR (Augsburg, Duitsland) en NCC ontwikkel multi-sensor kundigheid.Sause het gesê daar is groepe binne UNA, sowel as spin-off maatskappye wat sensorintegrasie en digitale tweelingdienste aanbied. Hy het bygevoeg dat die Augsburg KI-produksienetwerk 'n fasiliteit van 7 000 vierkante meter vir hierdie doel gehuur het, "wat CosiMo se ontwikkelingsbloudruk uitgebrei het na 'n baie breë omvang, insluitend gekoppelde outomatiseringselle, waar industriële vennote kan masjiene plaas, projekte bestuur en leer hoe om nuwe KI-oplossings te integreer.”
Carapappas het gesê dat Meggitt se diëlektriese sensordemonstrasie by die NCC net die eerste stap daarin was. “Uiteindelik wil ek my prosesse en werkvloeie monitor en dit in ons ERP-stelsel invoer sodat ek voor die tyd weet watter komponente om te vervaardig, watter mense ek benodig en watter materiaal om te bestel. Digitale outomatisering ontwikkel.”
Welkom by die aanlyn SourceBook, wat ooreenstem met CompositesWorld se jaarlikse gedrukte uitgawe van die SourceBook Composites Industry Buyer's Guide.
Spirit AeroSystems implementeer Airbus Smart Design vir A350-sentrumromp en voorspare in Kingston, NC
Postyd: 20 Mei 2022
