Në ndjekje të qëndrueshmërisë, sensorët po reduktojnë kohët e ciklit, përdorimin e energjisë dhe mbetjet, automatizojnë kontrollin e procesit me qark të mbyllur dhe rrisin njohuritë, duke hapur mundësi të reja për prodhim dhe struktura të zgjuara.#sensorët #qëndrueshmëria #SHM
Sensorët në të majtë (nga lart poshtë): fluksi i nxehtësisë (TFX), dielektrikë në kallëp (Lambient), ultrasonikë (Universiteti i Augsburgut), dielektrikë të disponueshme (Synthesites) dhe midis qindarkave dhe termoçifteve Microwire (AvPro). Grafikët (lart, në drejtim të akrepave të orës): Konstanta dielektrike Collo (CP) kundrejt viskozitetit Collo-jonik (CIV), rezistenca e rrëshirës kundrejt kohës (Synthesites) dhe modeli dixhital i preformave të implantuara me kaprolaktamë duke përdorur sensorë elektromagnetikë (projekti CosiMo, DLR ZLP, Universiteti i Augsburgut).
Ndërsa industria globale vazhdon të dalë nga pandemia COVID-19, ajo është zhvendosur në prioritizimin e qëndrueshmërisë, e cila kërkon reduktimin e mbetjeve dhe konsumit të burimeve (të tilla si energjia, uji dhe materialet). Si rezultat, prodhimi duhet të bëhet më efikas dhe më i zgjuar .Por kjo kërkon informacion.Për kompozitat, nga vijnë këto të dhëna?
Siç përshkruhet në serinë e artikujve 2020 Composites 4.0 të CW, përcaktimi i matjeve të nevojshme për të përmirësuar cilësinë dhe prodhimin e pjesëve, dhe sensorët e nevojshëm për të arritur këto matje, është hapi i parë në prodhimtarinë inteligjente. Gjatë viteve 2020 dhe 2021, CW raportoi për sensorët - dielektrikë sensorë, sensorë të fluksit të nxehtësisë, sensorë të fibrave optike dhe sensorë pa kontakt që përdorin valë ultrasonike dhe elektromagnetike—si dhe projekte që demonstrojnë aftësitë e tyre (shih grupin e përmbajtjes së sensorëve në internet të CW). Ky artikull bazohet në këtë raport duke diskutuar sensorët e përdorur në përbërje. materialet, përfitimet dhe sfidat e tyre të premtuara dhe peizazhi teknologjik në zhvillim. Veçanërisht, kompanitë që po shfaqen si liderë në industrinë e kompoziteve tashmë po eksplorojnë dhe lundrojnë në këtë hapësirë.
Rrjeti i sensorëve në CosiMo Një rrjet prej 74 sensorësh - 57 prej të cilëve janë sensorë tejzanor të zhvilluar në Universitetin e Augsburgut (tregohen në të djathtë, pika blu të lehta në gjysmën e sipërme dhe të poshtme të kallëpit) - përdoren për demonstruesin e kapakut për T-RTM formimi i projektit CosiMo për bateritë e përbëra termoplastike. Kredia e imazhit: projekti CosiMo, DLR ZLP Augsburg, Universiteti i Augsburgut
Objektivi #1: Kurseni para. Blogu i CW i dhjetorit 2021, "Sensorë ultrasonikë të personalizuar për optimizimin dhe kontrollin e procesit të përbërë", përshkruan punën në Universitetin e Augsburgut (UNA, Augsburg, Gjermani) për të zhvilluar një rrjet prej 74 sensorësh që Për CosiMo projekti për prodhimin e një demonstruesi të mbulesës së baterisë EV (materiale të përbëra në transportin inteligjent). Pjesa është fabrikuar duke përdorur formimin termoplastik të transferimit të rrëshirës (T-RTM), i cili polimerizon monomerin e kaprolaktamit in situ në një përbërje poliamide 6 (PA6). Markus Sause, Profesor në UNA dhe Shefi i Rrjetit të Prodhimit të Inteligjencës Artificiale (AI) të UNA në Augsburg, shpjegon pse sensorët janë kaq të rëndësishëm: “Avantazhi më i madh që ne ofrojmë është vizualizimi i asaj që po ndodh brenda kutisë së zezë gjatë përpunimit. Aktualisht, shumica e prodhuesve kanë sisteme të kufizuara për ta arritur këtë. Për shembull, ata përdorin sensorë shumë të thjeshtë ose specifikë kur përdorin infuzion me rrëshirë për të bërë pjesë të mëdha të hapësirës ajrore. Nëse procesi i infuzionit shkon keq, në thelb keni një copë të madhe skrap. Por nëse keni një zgjidhje për të kuptuar se çfarë shkoi keq në procesin e prodhimit dhe pse, mund ta rregulloni dhe korrigjoni, duke ju kursyer shumë para.”
Termoçiftet janë një shembull i një "sensori të thjeshtë ose specifik" që është përdorur për dekada për të monitoruar temperaturën e laminateve të përbëra gjatë pjekjes në autoklavë ose në furrë. Ata madje përdoren për të kontrolluar temperaturën në furra ose batanije ngrohëse për të kuruar arna të përbëra riparimi duke përdorur lidhjet termike. Prodhuesit e rrëshirës përdorin një sërë sensorësh në laborator për të monitoruar ndryshimet në viskozitetin e rrëshirës me kalimin e kohës dhe temperaturës për të zhvilluar formulimet e kurimit. Megjithatë, ajo që po shfaqet është një rrjet sensorësh që mund të vizualizojë dhe kontrollojë procesin e prodhimit në vend, bazuar në parametra të shumtë (p.sh., temperatura dhe presioni) dhe gjendja e materialit (p.sh., viskoziteti, grumbullimi, kristalizimi).
Për shembull, sensori tejzanor i zhvilluar për projektin CosiMo përdor të njëjtat parime si inspektimi tejzanor, i cili është bërë shtylla kryesore e testimit jo-shkatërrues (NDI) të pjesëve të përfunduara të përbërë. Petros Karapapas, Inxhinier Kryesor në Meggitt (Loughborough, MB), tha: "Qëllimi ynë është të minimizojmë kohën dhe punën e kërkuar për inspektimin pas prodhimit të komponentëve të ardhshëm ndërsa shkojmë drejt prodhimit dixhital." Bashkëpunimi i Qendrës së Materialeve (NCC, Bristol, MB) për të demonstruar monitorimin e një unaze Solvay (Alpharetta, GA, USA) EP 2400 gjatë RTM duke përdorur një sensor linear dielektrik të zhvilluar në Universitetin Cranfield (Cranfield, MB) Rrjedha dhe shërimi i oksiresinës për një 1.3 m e gjatë, 0.8 m e gjerë dhe 0.4 m e thellë guaskë e përbërë për një shkëmbyes nxehtësie të motorit të avionit komercial. “Ndërsa shikonim se si të bënim montime më të mëdha me produktivitet më të lartë, nuk mund të përballonim të bënim të gjitha inspektimet tradicionale pas përpunimit dhe testimi në çdo pjesë," tha Karapapas. "Tani për tani, ne bëjmë panele testimi pranë këtyre pjesëve RTM dhe më pas bëjmë testime mekanike për të vërtetuar ciklin e kurimit. Por me këtë sensor, kjo nuk është e nevojshme.”
Sonda Collo është e zhytur në enën e përzierjes së bojës (rrethi jeshil në krye) për të zbuluar kur përzierja ka përfunduar, duke kursyer kohë dhe energji. Kredia e imazhit: ColloidTek Oy
"Qëllimi ynë nuk është të jemi një pajisje tjetër laboratorike, por të përqendrohemi në sistemet e prodhimit," thotë Matti Järveläinen, CEO dhe themelues i ColloidTek Oy (Kolo, Tampere, Finlandë). Blogu CW janar 2022 "Lëngjet e gjurmëve të gishtave për përbërjet" eksploron Collo's kombinimi i sensorëve të fushës elektromagnetike (EMF), përpunimi i sinjalit dhe analiza e të dhënave për të matur "gjurmën e gishtit" të çdo lëngu si monomerët, rrëshirat ose ngjitësit. "Ajo që ne ofrojmë është një teknologji e re që ofron reagime të drejtpërdrejta në kohë reale, kështu që ju mund të kuptoni më mirë se si funksionon procesi juaj në të vërtetë dhe reagoni kur gjërat shkojnë keq, "thotë Järveläinen. "Sensorët tanë konvertojnë të dhënat në kohë reale në sasi fizike të kuptueshme dhe të zbatueshme, të tilla si viskoziteti reologjik, të cilat lejojnë optimizimin e procesit. Për shembull, ju mund të shkurtoni kohën e përzierjes sepse mund të shihni qartë kur përzierja ka përfunduar. Prandaj, me Ju mund të rrisni produktivitetin, të kurseni energji dhe të reduktoni skrapin në krahasim me përpunimin më pak të optimizuar.”
Objektivi #2: Rritja e njohurive të procesit dhe vizualizimi. Për procese si grumbullimi, Järveläinen thotë, “Ju nuk shihni shumë informacion vetëm nga një fotografi. Thjesht po merrni një mostër dhe po shkoni në laborator dhe po shikoni se si ishte minuta ose orë më parë. Është si të vozitësh në autostradë, çdo orë Hapi sytë për një minutë dhe përpiqu të parashikosh se ku po shkon rruga.” Sause pajtohet, duke vënë në dukje se rrjeti i sensorëve i zhvilluar në CosiMo “na ndihmon të marrim një pamje të plotë të procesit dhe sjelljes së materialit. Ne mund të shohim efekte lokale në proces, në përgjigje të Ndryshimeve në trashësinë e pjesës ose materialeve të integruara si bërthama e shkumës. Ajo që ne po përpiqemi të bëjmë është të japim informacion rreth asaj që po ndodh në të vërtetë në myk. Kjo na lejon të përcaktojmë informacione të ndryshme si forma e pjesës së përparme të rrjedhës, mbërritja e secilës kohë të pjesshme dhe shkalla e grumbullimit në çdo vendndodhje të sensorit.
Collo punon me prodhuesit e ngjitësve epoksi, bojrave dhe madje edhe birrës për të krijuar profile të procesit për secilën grumbull të prodhuar. Tani çdo prodhues mund të shikojë dinamikën e procesit të tyre dhe të vendosë parametra më të optimizuar, me sinjalizime për të ndërhyrë kur grupet janë jashtë specifikimeve. Kjo ndihmon stabilizojnë dhe përmirësojnë cilësinë.
Video e pjesës së përparme të rrjedhës në një pjesë CosiMo (hyrja e injektimit është pika e bardhë në qendër) në funksion të kohës, bazuar në të dhënat e matjes nga një rrjet sensorësh në myk. Kredia e imazhit: projekti CosiMo, DLR ZLP Augsburg, Universiteti i Augsburg
"Unë dua të di se çfarë ndodh gjatë prodhimit të pjesëve, jo të hap kutinë dhe të shoh se çfarë ndodh më pas," thotë Karapapas i Meggitt. për të verifikuar forcimin e rrëshirës." Përdorimi i të gjashtë llojeve të sensorëve të përshkruar më poshtë (jo një listë shteruese, vetëm një përzgjedhje e vogël, furnizuesit gjithashtu), mund të monitorojë kurimin/polimerizimin dhe rrjedhën e rrëshirës. Disa sensorë kanë aftësi shtesë dhe llojet e kombinuara të sensorëve mund të zgjerojnë mundësitë e gjurmimit dhe vizualizimit gjatë formimit të përbërë. Kjo u demonstrua gjatë CosiMo, i cili përdori sensorë tejzanor, dielektrikë dhe piezoresistive në modalitet për matjet e temperaturës dhe presionit nga Kistler (Winterthur, Zvicër).
Objektivi # 3: Zvogëloni kohën e ciklit. Sensorët Collo mund të matin uniformitetin e epoksidit me dy pjesë me pjekje të shpejtë pasi pjesët A dhe B përzihen dhe injektohen gjatë RTM dhe në çdo vend në kallëp ku vendosen sensorë të tillë. Kjo mund të ndihmojë në aktivizimin Rrëshirat e tharjes më të shpejtë për aplikime të tilla si Urban Air Mobility (UAM), të cilat do të siguronin cikle më të shpejta pjekjeje në krahasim me epoksidet aktuale me një pjesë si RTM6.
Sensorët Collo gjithashtu mund të monitorojnë dhe vizualizojnë epoksidin që degazohet, injektohet dhe kurohet, dhe kur çdo proces të përfundojë. Përfundimi i kurimit dhe proceset e tjera bazuar në gjendjen aktuale të materialit që përpunohet (kundër recetave tradicionale të kohës dhe temperaturës) quhet menaxhimi i gjendjes së materialit (MSM). Kompani të tilla si AvPro (Norman, Oklahoma, SHBA) kanë ndjekur MSM për dekada të tëra për të gjurmuar ndryshimet në materialet dhe proceset e pjesëve ndërsa ndjek objektiva specifike për temperaturën e tranzicionit të qelqit (Tg), viskozitetin, polimerizimin dhe/ose kristalizimi .Për shembull, një rrjet sensorësh dhe analiza dixhitale në CosiMo u përdorën për të përcaktuar kohën minimale të nevojshme për ngrohjen e presës dhe mykut RTM dhe zbuluan se 96% e polimerizimit maksimal u arrit në 4.5 minuta.
Furnizuesit e sensorëve dielektrikë si Lambient Technologies (Cambridge, MA, USA), Netzsch (Selb, Gjermani) dhe Synthesites (Uccle, Belgjikë) kanë demonstruar gjithashtu aftësinë e tyre për të reduktuar kohën e ciklit. Projekti R&D i Synthesites me prodhuesit e përbërësve Hutchinson (Paris, Francë ) dhe Bombardier Belfast (tani Spirit AeroSystems (Belfast, Irlandë)) raporton se bazuar në matjet në kohë reale të rezistencës dhe temperaturës së rrëshirës, përmes njësisë së marrjes së të dhënave Optimold dhe Optiview Software konvertohet në viskozitet të vlerësuar dhe Tg. "Prodhuesit mund të shohin Tg në kohë reale, kështu që ata mund të vendosin se kur të ndalojnë ciklin e kurimit,” shpjegon Nikos Pantelelis, Drejtor i Synthesites. “Ata nuk duhet të presin për të përfunduar një cikël mbartëse që është më i gjatë se sa duhet. Për shembull, cikli tradicional për RTM6 është një kurë e plotë 2-orëshe në 180°C. Ne kemi parë që kjo mund të shkurtohet në 70 minuta në disa gjeometri. Kjo u demonstrua edhe në projektin INNOTOOL 4.0 (shih "Përshpejtimi i RTM me sensorë të fluksit të nxehtësisë"), ku përdorimi i një sensori të fluksit të nxehtësisë shkurtoi ciklin e kurimit RTM6 nga 120 minuta në 90 minuta.
Objektivi #4: Kontrolli me ciklin e mbyllur të proceseve adaptive. Për projektin CosiMo, qëllimi përfundimtar është të automatizojë kontrollin me qark të mbyllur gjatë prodhimit të pjesëve të përbëra. Ky është gjithashtu qëllimi i projekteve ZAero dhe iComposite 4.0 të raportuara nga CW në 2020 (30-50% reduktim i kostos). Vini re se këto përfshijnë procese të ndryshme – vendosje automatike e shiritit prepreg (ZAero) dhe paraformim me spërkatje me fibra në krahasim me T-RTM me presion të lartë në CosiMo për RTM me epoksi me shërim të shpejtë (iComposite 4.0). Të gjitha nga këto projekte përdorin sensorë me modele dhe algoritme dixhitale për të simuluar procesin dhe për të parashikuar rezultatin e pjesës së përfunduar.
Kontrolli i procesit mund të mendohet si një seri hapash, shpjegoi Sause. Hapi i parë është integrimi i sensorëve dhe pajisjeve të procesit, tha ai, "për të vizualizuar atë që po ndodh në kutinë e zezë dhe parametrat që duhen përdorur. Disa hapa të tjerë, ndoshta gjysma e kontrollit me qark të mbyllur, janë në gjendje të shtypin butonin e ndalimit për të ndërhyrë, sintonizojnë procesin dhe parandalojnë pjesët e refuzuara. Si hap i fundit, ju mund të zhvilloni një binjak dixhital, i cili mund të automatizohet, por gjithashtu kërkon investime në metodat e mësimit të makinerive.” Në CosiMo, ky investim u mundëson sensorëve të ushqejnë të dhënat në binjakun dixhital, analiza Edge (llogaritjet e kryera në skajin e linjës së prodhimit kundrejt llogaritjeve nga një depo qendrore e të dhënave) përdoret më pas për të parashikuar dinamikën e përparme të rrjedhës, përmbajtjen e vëllimit të fibrave për paraformë tekstili dhe pika të mundshme të thata.” Në mënyrë ideale, ju mund të vendosni cilësime për të mundësuar kontrollin dhe akordimin me unazë të mbyllur në proces,” tha Sause.” Këto do të përfshijnë parametra si presioni i injektimit, presioni i mykut dhe temperatura. Ju gjithashtu mund ta përdorni këtë informacion për të optimizuar materialin tuaj.”
Duke vepruar kështu, kompanitë po përdorin sensorë për të automatizuar proceset. Për shembull, Synthesites po punon me klientët e saj për të integruar sensorë me pajisje për të mbyllur hyrjen e rrëshirës kur të përfundojë infuzioni, ose të ndezë shtypjen e nxehtësisë kur të arrihet shërimi i synuar.
Järveläinen vëren se për të përcaktuar se cili sensor është më i miri për çdo rast përdorimi, "ju duhet të kuptoni se çfarë ndryshimesh në material dhe proces doni të monitoroni, dhe më pas duhet të keni një analizues." Një analizues merr të dhënat e mbledhura nga një hetues ose një njësi për marrjen e të dhënave. të dhënat e papërpunuara dhe t'i konvertojnë ato në informacione të përdorshme nga prodhuesi.” Në fakt ju shihni shumë kompani që integrojnë sensorë, por më pas ata nuk bëjnë asgjë me të dhënat,” tha Sause.Ajo që nevojitet, shpjegoi ai, është “një sistem të marrjes së të dhënave, si dhe një arkitekturë të ruajtjes së të dhënave për të qenë në gjendje të përpunojë të dhënat.”
“Përdoruesit e fundit nuk duan vetëm të shohin të dhëna të papërpunuara,” thotë Järveläinen.” Ata duan të dinë, “A është procesi i optimizuar?” Kur mund të ndërmerret hapi tjetër?” Për ta bërë këtë, ju duhet të kombinoni sensorë të shumtë për analizë dhe më pas përdorni mësimin e makinerive për të shpejtuar procesin.” Kjo qasje e analizës së skajeve dhe mësimit të makinerive e përdorur nga ekipi Collo dhe CosiMo mund të arrihet përmes hartave të viskozitetit, modeleve numerike të pjesës së përparme të rrjedhës së rrëshirës dhe vizualizohet aftësia për të kontrolluar përfundimisht parametrat e procesit dhe makineritë.
Optimold është një analizues i zhvilluar nga Synthesites për sensorët e tij dielektrikë. I kontrolluar nga softueri Optiview i Synthesites, njësia Optimold përdor matjet e temperaturës dhe rezistencës së rrëshirës për të llogaritur dhe shfaqur grafikët në kohë reale për të monitoruar statusin e rrëshirës duke përfshirë raportin e përzierjes, plakjen kimike, viskozitetin, Tg dhe shkallën e kurimit. Mund të përdoret në proceset e formimit të parapregadit dhe të lëngjeve. Një njësi e veçantë Optiflow përdoret për monitorimin e rrjedhës. Synthesites ka zhvilluar gjithashtu një simulator kurimi që nuk kërkon një sensor kurimi në kallëp ose pjesë, por në vend të kësaj përdor një Mostrat e sensorit të temperaturës dhe rrëshirës/prepreg-it në këtë njësi analizuesish. “Ne po përdorim këtë metodë moderne për infuzionin dhe shërimin me ngjitës për prodhimin e tehut të turbinave me erë,” tha Nikos Pantelelis, Drejtor i Synthesites.
Sistemet e kontrollit të procesit Synthesites integrojnë sensorë, Optiflow dhe/ose Optimold njësitë e marrjes së të dhënave dhe softuerin OptiView dhe/ose Online Resin Status (ORS). Kredia e imazhit: Synthesites, redaktuar nga The CW
Prandaj, shumica e furnizuesve të sensorëve kanë zhvilluar analizuesit e tyre, disa duke përdorur mësimin e makinerive dhe disa jo. Por prodhuesit e përbërë mund të zhvillojnë gjithashtu sistemet e tyre të personalizuara ose të blejnë instrumente jashtë raftit dhe t'i modifikojnë ato për të përmbushur nevojat specifike. Megjithatë, aftësia e analizuesit është vetëm një faktor duhet marrë parasysh.Ka shumë të tjerë.
Kontakti është gjithashtu një konsideratë e rëndësishme kur zgjidhni se cilin sensor do të përdorni. Sensori mund të duhet të jetë në kontakt me materialin, hetuesin, ose të dyja. Për shembull, sensorët e fluksit të nxehtësisë dhe tejzanor mund të futen në një kallëp RTM 1-20 mm nga sipërfaqja – monitorimi i saktë nuk kërkon kontakt me materialin në kallëp. Sensorët tejzanor gjithashtu mund të marrin pjesë në thellësi të ndryshme në varësi të frekuencës së përdorur. Sensorët elektromagnetikë Collo mund të lexojnë gjithashtu thellësinë e lëngjeve ose pjesëve - 2-10 cm, në varësi në frekuencën e marrjes në pyetje - dhe përmes kontejnerëve ose mjeteve jometalike në kontakt me rrëshirën.
Megjithatë, mikrotelat magnetikë (shih "Monitorimi pa kontakt i temperaturës dhe presionit brenda kompoziteve") janë aktualisht sensorët e vetëm të aftë për të marrë në pyetje përbërjet në një distancë prej 10 cm. Kjo ndodh sepse përdor induksion elektromagnetik për të nxjerrë një përgjigje nga sensori, i cili është futur në materialin e përbërë. Sensori i mikrotelave ThermoPulse i AvPro, i ngulitur në shtresën e lidhjes ngjitëse, është marrë në pyetje përmes një laminati me fibër karboni 25 mm të trashë për të matur temperaturën gjatë procesit të lidhjes. Meqenëse mikrotelat kanë një diametër flokësh prej 3-70 mikron, ata nuk ndikojnë në performancën e përbërë ose të linjës lidhëse. Në diametra pak më të mëdhenj prej 100-200 mikron, sensorët e fibrave optike mund të futen gjithashtu pa dëmtuar vetitë strukturore. Megjithatë, për shkak se ata përdorin dritën për të matur, sensorët e fibrave optike duhet të kenë një lidhje me tela me hetuesi. Po kështu, meqenëse sensorët dielektrikë përdorin tension për të matur vetitë e rrëshirës, ata gjithashtu duhet të lidhen me një hetues dhe shumica duhet të jenë gjithashtu në kontakt me rrëshirën që po monitorojnë.
Sensori Collo Probe (lart) mund të zhytet në lëngje, ndërsa Collo Plate (poshtë) instalohet në murin e një ene/anije përzierëse ose në tubacionet/linjën e furnizimit të procesit. Kredia e imazhit: ColloidTek Oy
Aftësia e temperaturës së sensorit është një tjetër konsideratë kryesore. Për shembull, shumica e sensorëve tejzanor të disponueshëm zakonisht funksionojnë në temperatura deri në 150°C, por pjesët në CosiMo duhet të formohen në temperatura mbi 200°C. Prandaj, UNA duhej të projektonte një sensor tejzanor me këtë aftësi. Sensorët dielektrikë të disponueshëm të Lambient mund të përdoren në sipërfaqe të pjesëve deri në 350°C dhe sensorët e tij të ripërdorshëm në kallëp mund të përdoren deri në 250°C. RVmagnetics (Kosice, Sllovaki) ka zhvilluar sensori i tij me mikrotel për materialet e përbëra që mund t'i rezistojnë forcimit në 500°C. Ndërsa vetë teknologjia e sensorit Collo nuk ka kufi teorik të temperaturës, mburoja e xhamit të kalbur për Collo Plate dhe strehimi i ri polietererketone (PEEK) për Collo Probe janë testuar të dyja për punë të vazhdueshme në 150°C, sipas Järveläinen. Ndërkohë, PhotonFirst (Alkmaar, Holandë) përdori një shtresë poliimide për të siguruar një temperaturë funksionimi prej 350°C për sensorin e tij të fibrave optike për projektin SuCoHS, për një të qëndrueshme dhe me kosto kompozit efektiv me temperaturë të lartë.
Një faktor tjetër që duhet marrë parasysh, veçanërisht për instalimin, është nëse sensori mat në një pikë të vetme apo është një sensor linear me pika të shumta ndijuese. Për shembull, sensorët e fibrave optike Com&Sens (Eke, Belgjikë) mund të jenë deri në 100 metra të gjatë dhe të funksionojnë lart deri në 40 pika ndijuese me grila Bragg (FBG) me një hapësirë minimale prej 1 cm. Këta sensorë janë përdorur për monitorimin e shëndetit strukturor (SHM) të urave të përbërë 66 metra të gjatë dhe monitorimin e rrjedhës së rrëshirës gjatë infuzionit të kuvertës së urave të mëdha. Instalimi Sensorët individualë të pikës për një projekt të tillë do të kërkonin një numër të madh sensorësh dhe shumë kohë instalimi. NCC dhe Universiteti Cranfield pretendojnë avantazhe të ngjashme për sensorët e tyre linearë dielektrikë. Krahasuar me sensorët dielektrikë me një pikë të ofruar nga Lambient, Netzsch dhe Synthesites, " Me sensorin tonë linear, ne mund të monitorojmë rrjedhën e rrëshirës vazhdimisht përgjatë gjatësisë, gjë që zvogëlon ndjeshëm numrin e sensorëve të kërkuar në pjesë ose mjet."
AFP NLR për sensorët e fibrave optike Një njësi speciale është integruar në kanalin e 8-të të kokës Coriolis AFP për të vendosur katër grupe sensorë me fibra optike në një panel testimi të përbërë të përforcuar me fibra karboni me temperaturë të lartë. Kredia e imazhit: SuCoHS Project, NLR
Sensorët linearë ndihmojnë gjithashtu në automatizimin e instalimeve.Në projektin SuCoHS, Royal NLR (Qendra e Hapësirës Ajrore Hollandeze, Marknesse) zhvilloi një njësi speciale të integruar në kreun e vendosjes automatike të fibrave të kanalit të 8-të (AFP) të Coriolis Composites (Queven, Francë) për të futur katër grupe ( linja të veçanta të fibrave optike), secila me 5 deri në 6 sensorë FBG (PhotonFirst ofron gjithsej 23 sensorë), në panelet e provës me fibër karboni. RVmagnetics ka vendosur sensorët e saj me mikrotelë në armaturë GFRP të pultruduar." Telat janë të ndërprerë [1-4 cm gjatë për shumicën e mikrotelave të përbërë], por vendosen automatikisht vazhdimisht kur prodhohet armatura,” tha Ratislav Varga, bashkëthemelues i RVmagnetics. “Ju keni një mikrotel me një mikrotel 1 km. mbështjellet me fije dhe e fut atë në objektin e prodhimit të armaturës pa ndryshuar mënyrën e prodhimit të armaturës. Ndërkohë, Com&Sens po punon në teknologjinë e automatizuar për të futur sensorë me fibra optike gjatë procesit të mbështjelljes së filamentit në enët nën presion.
Për shkak të aftësisë së tij për të përcjellë elektricitetin, fibra e karbonit mund të shkaktojë probleme me sensorët dielektrikë. Sensorët dielektrikë përdorin dy elektroda të vendosura afër njëra-tjetrës. "Nëse fibrat lidhin elektrodat, ato e lidhin me qark të shkurtër sensorin," shpjegon themeluesi i Lambient, Huan Lee. Në këtë rast, përdorni një filtër." Filtri lejon që rrëshira të kalojë sensorët, por i izolon ato nga fibra e karbonit." Sensori linear dielektrik i zhvilluar nga Universiteti Cranfield dhe NCC përdor një qasje të ndryshme, duke përfshirë dy palë tela bakri të përdredhur. Kur aplikohet një tension, krijohet një fushë elektromagnetike midis telave, e cila përdoret për të matur rezistencën e rezistencës së rrëshirës. Telat janë të veshura me një polimer izolues që nuk ndikon në fushën elektrike, por parandalon shkurtimin e fibrës së karbonit.
Sigurisht, kostoja është gjithashtu një problem.Com&Sens deklaron se kostoja mesatare për pikë sensore FBG është 50-125 euro, e cila mund të bjerë në rreth 25-35 euro nëse përdoret në tufa (p.sh. për 100,000 enë nën presion). (Kjo është vetëm një pjesë e kapacitetit aktual dhe të parashikuar të prodhimit të enëve të përbërë nën presion, shih artikullin e CW 2021 mbi hidrogjenin.) Karapapas i Meggitt thotë se ka marrë oferta për linjat e fibrave optike me sensorë FBG mesatarisht 250 £/sensor (≈300 €/sensor). hetuesi vlen rreth 10,000 £ (12,000 €). "Sensori linear dielektrik që testuam ishte më shumë si një tel i veshur që mund ta blini nga rafti," shtoi ai. "Pyetësi që ne përdorim," shton Alex Skordos, lexues ( studiues i lartë) në Shkencën e Procesit të Përbërjes në Universitetin Cranfield, "është një analizues i rezistencës, i cili është shumë i saktë dhe kushton të paktën 30,000 £ [≈ 36,000 €], por NCC përdor një hetues shumë më të thjeshtë që në thelb përbëhet nga jashtë raftit module nga kompania tregtare Advise Deta [Bedford, MB].” Synthesites po kuoton 1,190 € për sensorët në kallëp dhe 20 € për sensorët me një përdorim/pjesë në EUR, Optiflow kuotohet me 3,900 EUR dhe Optimold në 7,200 EUR, me ulje në rritje për njësitë e shumëfishta të analizatorëve. Këto çmime përfshijnë softuerin Optiview dhe çdo Mbështetja e nevojshme, tha Pantelelis, duke shtuar se prodhuesit e teheve të erës kursejnë 1.5 orë në cikël, shtojnë fletë për linjë në muaj dhe reduktojnë përdorimin e energjisë me 20 përqind, me një kthim të investimit vetëm për katër muaj.
Kompanitë që përdorin sensorë do të fitojnë një avantazh teksa evoluon prodhimi dixhital i kompoziteve 4.0. Për shembull, thotë Grégoire Beauduin, Drejtor i Zhvillimit të Biznesit në Com&Sens, “Ndërsa prodhuesit e enëve nën presion përpiqen të reduktojnë peshën, përdorimin e materialit dhe koston, ata mund të përdorin sensorët tanë për të justifikuar dizajnet e tyre dhe monitorojnë prodhimin teksa arrijnë nivelet e kërkuara deri në vitin 2030. Të njëjtët sensorë të përdorur për të vlerësuar nivelet e sforcimit brenda shtresave gjatë mbështjelljes dhe kurimit të filamentit mund të monitorojnë gjithashtu integritetin e rezervuarit gjatë mijëra cikleve të karburantit, të parashikojnë mirëmbajtjen e kërkuar dhe të ricertifikojnë në fund të projektimit jeta. Ne mundemi Një grup i të dhënave binjake dixhitale ofrohet për çdo enë nën presion të prodhuar, dhe zgjidhja po zhvillohet gjithashtu për satelitët.”
Mundësimi i binjakëve dhe fijeve dixhitale Com&Sens po punon me një prodhues përbërësish për të përdorur sensorët e tij të fibrave optike për të mundësuar rrjedhën e të dhënave dixhitale përmes projektimit, prodhimit dhe shërbimit (djathtas) për të mbështetur kartat dixhitale të identitetit që mbështesin binjakun dixhital të secilës pjesë (majtas) të bërë. Krediti i imazhit: Com&Sens dhe Figura 1, “Inxhinieri me fije dixhitale” nga V. Singh, K. Wilcox.
Kështu, të dhënat e sensorëve mbështesin binjakun dixhital, si dhe fillin dixhital që përfshin dizajnin, prodhimin, operacionet e shërbimit dhe vjetërsimin. ka ndryshuar gjithashtu mënyrën se si zinxhirët e furnizimit funksionojnë së bashku. Për shembull, prodhuesi i ngjitësve Kiilto (Tampere, Finlandë) përdor sensorët Collo për të ndihmuar klientët e tij të kontrollojnë raportin e komponentëve A, B, etj. në pajisjet e tyre të përzierjes ngjitëse me shumë komponentë." Kiilto tani mund të rregullojë përbërjen e ngjitësve të tij për klientët individualë, "thotë Järveläinen, "por gjithashtu lejon Kiilto të kuptojë se si ndërveprojnë rrëshirat në proceset e klientëve dhe se si klientët ndërveprojnë me produktet e tyre, gjë që po ndryshon mënyrën se si bëhet furnizimi. Zinxhirët mund të punojnë së bashku.”
OPTO-Light përdor sensorët Kistler, Netzsch dhe Synthesites për të monitoruar shërimin për pjesët epoksi CFRP të mbiformuar termoplastikë. Kredia e imazhit: AZL
Sensorët gjithashtu mbështesin kombinime inovative të materialeve dhe proceseve. Përshkruar në artikullin 2019 të CW mbi projektin OPTO-Light (shih "Termosetat e mbiformimit termoplastik, cikël 2-minutësh, një bateri"), AZL Aachen (Aachen, Gjermani) përdor një dy hapa procesi i ngjeshjes horizontale të një prepreg të vetëm fibër karboni/epoksi To (UD), më pas mbiformohet me 30% PA6 të përforcuar me fibra të shkurtër qelqi. Çelësi është që të kurohet vetëm pjesërisht prepreg, në mënyrë që reaktiviteti i mbetur në epoksi të mundësojë lidhjen me termoplastikën AZL përdor Optimold dhe Netzsch DEA288 Epsilon analizues me Synthesites dhe sensorë dielektrikë Netzsch dhe sensorë në kallëp Kistler dhe softuer DataFlow për të optimizuar formimin me injeksion." Ju duhet të keni një kuptim të thellë të procesit të formimit me kompresim parapreg sepse duhet të siguroheni që kuptoni gjendjen e kurimit për të arritur një lidhje të mirë me mbiformimin termoplastik,” shpjegon inxhinieri kërkimor i AZL Richard Schares. "Në të ardhmen, procesi mund të jetë adaptiv dhe inteligjent, rrotullimi i procesit shkaktohet nga sinjalet e sensorëve."
Megjithatë, ekziston një problem thelbësor, thotë Järveläinen, “dhe ky është mungesa e të kuptuarit nga klientët se si të integrojnë këta sensorë të ndryshëm në proceset e tyre. Shumica e kompanive nuk kanë ekspertë sensorë.” Aktualisht, rruga përpara kërkon që prodhuesit dhe klientët të shkëmbejnë informacione mbrapa dhe me radhë.Organizatat si AZL, DLR (Augsburg, Gjermani) dhe NCC po zhvillojnë ekspertizë me shumë sensorë.Sause tha se ka grupe brenda UNA-s, si dhe spin-off kompanitë që ofrojnë integrimin e sensorëve dhe shërbimet binjake dixhitale.Ai shtoi se rrjeti i prodhimit të AI në Augsburg ka marrë me qira një objekt prej 7000 metrash katrorë për këtë qëllim, “duke zgjeruar planin e zhvillimit të CosiMo në një fushë shumë të gjerë, duke përfshirë qelizat e automatizimit të lidhura, ku partnerët industrialë mund të vendosë makina, të ekzekutojë projekte dhe të mësojë se si të integrojë zgjidhje të reja të AI.”
Carapappas tha se demonstrimi i sensorit dielektrik të Meggitt në NCC ishte vetëm hapi i parë në këtë. "Në fund të fundit, unë dua të monitoroj proceset dhe rrjedhat e punës sime dhe t'i fus ato në sistemin tonë ERP, në mënyrë që të di para kohe se cilët komponentë duhet të prodhoj, cilët njerëz nevojiten dhe cilat materiale të porosisni. Automatizimi dixhital zhvillohet.”
Mirë se vini në SourceBook në internet, i cili korrespondon me edicionin vjetor të printuar të CompositesWorld të Udhëzuesit për Blerësin e Industrisë së Përbërjeve SourceBook.
Spirit AeroSystems zbaton dizajnin inteligjent të Airbus për gypin qendror të A350 dhe Spars në Kingston, NC
Koha e postimit: Maj-20-2022
