Fl-insegwiment tas-sostenibbiltà, is-sensuri qed inaqqsu l-ħinijiet taċ-ċiklu, l-użu tal-enerġija u l-ħela, awtomatizzaw il-kontroll tal-proċess f’ċirku magħluq u jżidu l-għarfien, jiftħu possibilitajiet ġodda għal manifattura u strutturi intelliġenti.#sensors #sostenibbiltà #SHM
Sensuri fuq ix-xellug (fuq għal isfel): fluss tas-sħana (TFX), dielettriċi fil-moffa (Lambient), ultrasoniċi (Università ta 'Augsburg), dielettriċi li jintremew (Synthesites) u bejn pennies u thermocouples Microwire (AvPro).Grafiki (fuq, lejn l-arloġġ): kostanti dielettrika Collo (CP) versus viskożità jonika Collo (CIV), reżistenza tar-reżina kontra l-ħin (Sinteżiti) u mudell diġitali ta ' caprolactam impjantati preformi bl-użu ta 'sensors elettromanjetiċi (proġett CosiMo, DLR ZLP, Università ta' Augsburg).
Hekk kif l-industrija globali qed tkompli toħroġ mill-pandemija tal-COVID-19, inbidel biex tipprijoritizza s-sostenibbiltà, li teħtieġ it-tnaqqis tal-iskart u l-konsum tar-riżorsi (bħall-enerġija, l-ilma u l-materjali). Bħala riżultat, il-manifattura trid issir aktar effiċjenti u aktar intelliġenti. .Imma dan jeħtieġ informazzjoni. Għall-komposti, minn fejn ġejja din id-dejta?
Kif deskritt fis-serje ta 'artikoli 2020 Composites 4.0 ta' CW, li jiddefinixxu l-kejl meħtieġ biex itejbu l-kwalità tal-parti u l-produzzjoni, u s-sensuri meħtieġa biex jinkisbu dawk il-kejl, huwa l-ewwel pass fil-manifattura intelliġenti. sensuri, sensuri tal-fluss tas-sħana, sensuri tal-fibra ottika, u sensuri mingħajr kuntatt li jużaw mewġ ultrasoniku u elettromanjetiku—kif ukoll proġetti li juru l-kapaċitajiet tagħhom (ara s-sett tal-kontenut tas-sensuri onlajn ta’ CW).Dan l-artikolu jibni fuq dan ir-rapport billi jiddiskuti s-sensuri użati f’materjali komposti, il-benefiċċji u l-isfidi mwiegħda tagħhom, u l-pajsaġġ teknoloġiku li qed jiġi żviluppat.Notevolment, kumpaniji li qed joħorġu bħala mexxejja fil- l-industrija tal-komposti diġà qed tesplora u tinnaviga dan l-ispazju.
Netwerk tas-sensuri f'CosiMo Netwerk ta' 74 sensur - li 57 minnhom huma sensuri ultrasoniċi żviluppati fl-Università ta' Augsburg (muri fuq il-lemin, tikek blu ċar fin-nofsijiet ta' fuq u t'isfel tal-moffa) - jintużaw għal dimostratur tal-għatu għat-T-RTM proġett CosiMo tal-iffurmar għal batteriji komposti termoplastiku.Kreditu tal-immaġni: proġett CosiMo, DLR ZLP Augsburg, Università ta 'Augsburg
Għan #1: Iffranka l-flus.Il-blog ta’ Diċembru 2021 tas-CW, “Sensuri ultrasoniċi personalizzati għall-Ottimizzazzjoni u l-Kontroll tal-Proċess Kompost,” jiddeskrivi x-xogħol fl-Università ta’ Augsburg (UNA, Augsburg, il-Ġermanja) biex tiżviluppa netwerk ta’ 74 sensur li Għall-CosiMo proġett għall-manifattura ta 'dimostratur tal-kopertura tal-batterija EV (materjali komposti fit-trasport intelliġenti). Il-parti hija fabbrikata bl-użu ta' molding ta 'trasferiment tar-reżina termoplastika (T-RTM), li polimerizza l-monomeru tal-caprolactam in situ f'kompost tal-poliamide 6 (PA6). Markus Sause, Professur fl-UNA u Kap tan-Netwerk tal-Produzzjoni tal-Intelliġenza Artifiċjali (AI) tal-UNA f'Augsburg, jispjega għaliex is-sensuri huma daqshekk importanti: "L-akbar vantaġġ li noffru huwa l-viżwalizzazzjoni ta' dak li qed jiġri ġewwa l-kaxxa s-sewda waqt l-ipproċessar. Bħalissa, ħafna mill-manifatturi għandhom sistemi limitati biex jiksbu dan. Per eżempju, huma jużaw sensuri sempliċi ħafna jew speċifiċi meta jużaw infużjoni tar-reżina biex jagħmlu partijiet aerospazjali kbar. Jekk il-proċess tal-infużjoni jmur ħażin, bażikament għandek biċċa kbira ta 'ruttam. Imma jekk għandek soluzzjonijiet ta’ soluzzjoni biex tifhem x’mar ħażin fil-proċess ta’ produzzjoni u għaliex, tista’ tirranġaha u tikkoreġiha, u b’hekk tiffranka ħafna flus.”
Thermocouples huma eżempju ta '"sensor sempliċi jew speċifiku" li ilu jintuża għal għexieren ta' snin biex jimmonitorja t-temperatura ta 'laminati komposti waqt it-tqaddid f'awtoklavi jew fil-forn. Jintużaw saħansitra biex jikkontrollaw it-temperatura fi fran jew kutri li jsaħħnu biex tfejjaq irqajja ta' tiswija komposti bl-użu. bonders termali.Il-manifatturi tar-reżin jużaw varjetà ta' sensuri fil-laboratorju biex jimmonitorjaw il-bidliet fil-viskożità tar-reżina matul iż-żmien u t-temperatura biex jiżviluppaw formulazzjonijiet ta' kura. qed jitfaċċa, madankollu, huwa netwerk tas-sensuri li jista 'jħażen u jikkontrolla l-proċess ta' manifattura in situ ibbażat fuq parametri multipli (eż., temperatura u pressjoni) u l-istat tal-materjal (eż., viskożità, aggregazzjoni, kristallizzazzjoni).
Pereżempju, is-sensor ultrasoniku żviluppat għall-proġett CosiMo juża l-istess prinċipji bħall-ispezzjoni ultrasonika, li saret il-pedament tal-ittestjar mhux distruttiv (NDI) ta 'partijiet komposti lesti.Petros Karapapas, Inġinier Prinċipali f'Meggitt (Loughborough, UK), qal: "L-għan tagħna huwa li nimminimizzaw il-ħin u x-xogħol meħtieġ għall-ispezzjoni ta 'wara l-produzzjoni ta' komponenti futuri hekk kif nimxu lejn il-manifattura diġitali." Il-kollaborazzjoni taċ-Ċentru tal-Materjali (NCC, Bristol, UK) biex turi l-monitoraġġ ta’ ċirku EP 2400 Solvay (Alpharetta, GA, USA) waqt RTM bl-użu ta’ sensur dielettriku lineari żviluppat fl-Università ta’ Cranfield (Cranfield, UK) Fluss u tqaddid ta’ oxyresin għal Qoxra komposta ta' 1.3 m twila, 0.8 m wiesgħa u 0.4 m fond għal skambjatur tas-sħana tal-magni tal-ajruplani kummerċjali. "Kif aħna ħares lejn kif nagħmlu assemblaġġi akbar b'produttività ogħla, ma stajniex naffordjaw li nagħmlu l-ispezzjonijiet u l-ittestjar tradizzjonali kollha ta' wara l-ipproċessar fuq kull parti, "qal Karapapas." Bħalissa, nagħmlu pannelli tat-test ħdejn dawn il-partijiet RTM u mbagħad tagħmel ittestjar mekkaniku biex tivvalida ċ-ċiklu tal-kura. Imma b’dan is-sensor, dan mhux meħtieġ.”
Il-Collo Probe hija mgħaddsa fir-reċipjent tat-taħlit taż-żebgħa (ċirku aħdar fin-naħa ta 'fuq) biex tiskopri meta t-taħlit ikun lest, jiffranka ħin u enerġija.Kreditu tal-immaġni: ColloidTek Oy
"L-għan tagħna mhuwiex li nkunu apparat ieħor tal-laboratorju, iżda li niffukaw fuq sistemi ta' produzzjoni," jgħid Matti Järveläinen, CEO u fundatur ta' ColloidTek Oy (Kolo, Tampere, Finland). kombinazzjoni ta’ sensuri tal-kamp elettromanjetiku (EMF), proċessar tas-sinjali u analiżi tad-dejta biex titkejjel il-“marki tas-swaba’” ta’ kwalunkwe likwidu bħal monomeri, reżini jew adeżivi . "Dak li noffru hija teknoloġija ġdida li tipprovdi feedback dirett f'ħin reali, sabiex tkun tista' tifhem aħjar kif il-proċess tiegħek fil-fatt qed jaħdem u tirreaġixxi meta l-affarijiet imorru ħażin," jgħid Järveläinen. "Is-sensuri tagħna jikkonvertu dejta f'ħin reali. fi kwantitajiet fiżiċi li jinftiehmu u azzjonabbli, bħall-viskożità reoloġika, li jippermettu l-ottimizzazzjoni tal-proċess. Pereżempju, tista 'tqassar il-ħinijiet tat-taħlit għax tista' tara b'mod ċar meta t-taħlit ikun lest. Għalhekk, b'Int tista' żżid il-produttività, tiffranka l-enerġija u tnaqqas ir-ruttam meta mqabbel ma' pproċessar inqas ottimizzat."
Għan #2: Iżżid l-għarfien tal-proċess u l-viżwalizzazzjoni. Għal proċessi bħall-aggregazzjoni, Järveläinen jgħid, “Ma tarax ħafna informazzjoni minn sempliċi snapshot. Int qed tieħu kampjun u tidħol fil-laboratorju u tħares lejn kif kien minuti jew sigħat ilu. Qisu ssuq fuq l-awtostrada, kull siegħa Iftaħ għajnejk għal minuta u ipprova mbassar fejn sejra t-triq.” Sause jaqbel, filwaqt li jinnota li n-netwerk tas-sensuri żviluppat f'CosiMo "jgħinna nġibu stampa sħiħa tal-proċess u l-imġieba materjali. Nistgħu naraw effetti lokali fil-proċess, bi tweġiba għal Varjazzjonijiet fil-ħxuna tal-parti jew materjali integrati bħall-qalba tal-fowm. Dak li qed nippruvaw nagħmlu hu li nipprovdu informazzjoni dwar dak li fil-fatt qed jiġri fil-moffa. Dan jippermettilna niddeterminaw informazzjoni varji bħall-forma tal-faċċata tal-fluss, il-wasla ta 'kull part-time u l-grad ta' aggregazzjoni f'kull post tas-sensor.
Collo jaħdem ma 'manifatturi ta' adeżivi epossidiċi, żebgħa u anke birra biex joħolqu profili ta 'proċess għal kull lott prodott. Issa kull manifattur jista' jara d-dinamika tal-proċess tagħhom u jistabbilixxi parametri aktar ottimizzati, b'twissijiet biex jintervjenu meta l-lottijiet ikunu barra mill-ispeċifikazzjoni. Dan jgħin jistabbilizza u jtejjeb il-kwalità.
Vidjow tal-faċċata tal-fluss f'parti CosiMo (entratura ta 'l-injezzjoni hija t-tikka bajda fiċ-ċentru) bħala funzjoni tal-ħin, ibbażata fuq data ta' kejl minn netwerk tas-sensuri fil-moffa.Kreditu ta 'l-immaġini: proġett CosiMo, DLR ZLP Augsburg, Università ta' Augsburg
"Irrid inkun naf x'jiġri waqt il-manifattura tal-parti, mhux tiftaħ il-kaxxa u nara x'jiġri wara," tgħid Karapapas ta' Meggitt." biex tivverifika l-kura tar-reżina.” L-użu tas-sitt tipi ta 'sensors deskritti hawn taħt (mhux lista eżawrjenti, għażla żgħira biss, fornituri, ukoll), jista' jimmonitorja l-kura / polimerizzazzjoni u l-fluss tar-reżina. waqt l-iffurmar kompost.Dan intwera waqt CosiMo, li uża sensers ultrasoniċi, dielettriċi u piezoresistive in-mode għal kejl tat-temperatura u l-pressjoni minn Kistler (Winterthur, l-Isvizzera).
Għan #3: Tnaqqas il-ħin taċ-ċiklu. Is-sensuri Collo jistgħu jkejlu l-uniformità ta’ epoxy b’żewġ partijiet li jfejqu malajr billi l-partijiet A u B jitħalltu u jiġu injettati waqt RTM u f’kull post fil-moffa fejn jitqiegħdu tali sensuri. Dan jista’ jgħin biex jippermetti reżini ta 'kura aktar mgħaġġla għal applikazzjonijiet bħall-Mobilità ta' l-Ajru Urbana (UAM), li jipprovdu ċikli ta 'kura aktar mgħaġġla meta mqabbla ma' epoxies f'parti waħda attwali bħal RTM6.
Is-sensuri Collo jistgħu wkoll jimmonitorjaw u jivviżwalizzaw l-epossi jitneħħa l-gass, jiġi injettat u vulkanizzat, u meta kull proċess ikun lest. It-tqaddid tal-irfinar u proċessi oħra bbażati fuq l-istat attwali tal-materjal li qed jiġi pproċessat (versus ir-riċetti tradizzjonali tal-ħin u t-temperatura) jissejjaħ ġestjoni tal-istat tal-materjal (MSM). Kumpaniji bħal AvPro (Norman, Oklahoma, USA) ilhom isegwu l-MSM għal għexieren ta' snin biex isegwu bidliet fil-materjali tal-parti u l-proċessi hekk kif issegwi miri speċifiċi għat-temperatura tat-transizzjoni tal-ħġieġ (Tg), il-viskożità, il-polimerizzazzjoni u/jew il-kristallizzazzjoni .Per eżempju, intużaw netwerk ta 'sensuri u analiżi diġitali f'CosiMo biex jiddeterminaw il-ħin minimu meħtieġ biex tissaħħan l-istampa RTM u l-moffa u sabet li 96 % tal-polimerizzazzjoni massima nkisbet f'4.5 minuti.
Fornituri tas-sensuri dielettriċi bħal Lambient Technologies (Cambridge, MA, USA), Netzsch (Selb, il-Ġermanja) u Synthesites (Uccle, il-Belġju) wrew ukoll il-kapaċità tagħhom li jnaqqsu l-ħinijiet taċ-ċiklu. Il-proġett ta 'R&D ta' Synthesites mal-manifatturi tal-komposti Hutchinson (Pariġi, Franza) ) u Bombardier Belfast (issa Spirit AeroSystems (Belfast, l-Irlanda)) jirrapportaw li bbażati fuq kejl f'ħin reali tar-reżistenza tar-reżina u t-temperatura, permezz ta 'l-unità ta' akkwist tad-dejta Optimold tagħha u Optiview Software tikkonverti għal viskożità stmata u Tg. "Il-manifatturi jistgħu jaraw it-Tg f'ħin reali, sabiex ikunu jistgħu jiddeċiedu meta jwaqqfu ċ-ċiklu ta 'tqaddid," jispjega Nikos Pantelelis, Direttur ta' Synthesites.“M'għandhomx għalfejn jistennew biex itemmu ċiklu ta' trasferiment li huwa itwal milli meħtieġ. Pereżempju, iċ-ċiklu tradizzjonali għal RTM6 huwa kura sħiħa ta 'sagħtejn f'180 ° C. Rajna li dan jista' jitqassar għal 70 minuta f'xi ġeometriji. Dan intwera wkoll fil-proġett INNOTOOL 4.0 (ara "L-Aċċelerazzjoni tal-RTM b'Sensuri tal-Fluss tas-Sħana"), fejn l-użu ta 'sensor tal-fluss tas-sħana nqassar iċ-ċiklu ta' kura RTM6 minn 120 minuta għal 90 minuta.
Għan #4: Kontroll b'ċirku magħluq ta 'proċessi adattivi. Għall-proġett CosiMo, l-għan aħħari huwa li jiġi awtomatizzat il-kontroll b'ċirku magħluq matul il-produzzjoni ta' partijiet komposti. Dan huwa wkoll l-għan tal-proġetti ZAero u iComposite 4.0 irrappurtati minn CW f' 2020 (tnaqqis fl-ispiża 30-50%). Innota li dawn jinvolvu proċessi differenti – tqegħid awtomatizzat ta’ tejp prepreg (ZAero) u preforming ta 'sprej tal-fibra meta mqabbel ma' T-RTM ta 'pressjoni għolja f'CosiMo għal RTM b'epossi ta' tqaddid veloċi (iComposite 4.0). Dawn il-proġetti kollha jużaw sensuri b'mudelli diġitali u algoritmi biex jissimulaw il-proċess u jbassru r-riżultat tal-parti lesta.
Il-kontroll tal-proċess jista 'jitqies bħala serje ta' passi, spjega Sause. L-ewwel pass huwa li tintegra s-sensuri u t-tagħmir tal-proċess, huwa qal, "biex Ħares dak li qed jiġri fil-kaxxa s-sewda u l-parametri li għandhom jintużaw. Il-ftit passi l-oħra, forsi nofs il-kontroll b'ċirku magħluq, qed ikunu jistgħu jimbuttaw il-buttuna ta 'waqfien biex jintervjenu, Tixgħel il-proċess u tevita partijiet miċħuda. Bħala pass finali, tista’ tiżviluppa tewmin diġitali, li jista’ jiġi awtomatizzat, iżda jeħtieġ ukoll investiment f’metodi ta’ tagħlim bil-magni.” F'CosiMo, dan l-investiment jippermetti li s-sensuri jdaħħlu d-dejta fit-tewmin diġitali, l-analiżi Edge (kalkoli mwettqa fit-tarf tal-linja ta 'produzzjoni versus kalkoli minn repożitorju tad-dejta ċentrali) imbagħad tintuża biex tbassar id-dinamika ta' quddiem tal-fluss, il-kontenut tal-volum tal-fibra għal kull preforma tat-tessut u spots niexfa potenzjali.” Idealment, tista’ tistabbilixxi settings biex tippermetti kontroll u rfinar b’ċirku magħluq fil-proċess,” qal Sause.”Dawn se jinkludu parametri bħall-pressjoni tal-injezzjoni, il-moffa. pressjoni u temperatura. Tista’ wkoll tuża din l-informazzjoni biex tottimizza l-materjal tiegħek.”
Meta jagħmlu dan, il-kumpaniji qed jużaw sensuri biex awtomatizzaw il-proċessi.Per eżempju, Synthesites qed taħdem mal-klijenti tagħha biex tintegra sensuri b'tagħmir biex tagħlaq id-daħla tar-reżina meta l-infużjoni tkun kompluta, jew ixgħel l-istampa tas-sħana meta tintlaħaq kura fil-mira.
Järveläinen jinnota li biex tiddetermina liema sensor huwa l-aħjar għal kull każ ta 'użu, "jeħtieġ li tifhem x'bidliet fil-materjal u l-proċess trid timmonitorja, u mbagħad irid ikollok analizzatur." Analizzatur jakkwista d-dejta miġbura minn interrogatur jew unità tal-akkwist tad-dejta. dejta mhux ipproċessata u jaqilbuha f'informazzjoni li tista 'tintuża mill-manifattur." Fil-fatt tara ħafna kumpaniji li jintegraw sensuri, iżda mbagħad ma jagħmlu xejn bid-dejta," qal Sause. Dak li hu meħtieġ, spjega, huwa "sistema tal-akkwist tad-dejta, kif ukoll arkitettura tal-ħażna tad-dejta biex tkun tista’ tipproċessa d-dejta.”
"L-utenti finali ma jridux biss jaraw dejta mhux ipproċessata," jgħid Järveläinen."Iridu jkunu jafu, 'Il-proċess huwa ottimizzat?'" Meta jista' jittieħed il-pass li jmiss?" Biex tagħmel dan, trid tgħaqqad sensers multipli. għall-analiżi, u mbagħad uża t-tagħlim bil-magni biex tħaffef il-proċess.” Din l-analiżi tat-tarf u l-approċċ tat-tagħlim tal-magni użati mit-tim ta 'Collo u CosiMo jistgħu jinkisbu permezz ta' mapep tal-viskożità, mudelli numeriċi tal-faċċata tal-fluss tar-reżina, u L-abbiltà li fl-aħħar mill-aħħar tikkontrolla l-parametri tal-proċess u l-makkinarju hija viżwalizzata.
Optimold huwa analizzatur żviluppat minn Synthesites għas-sensuri dielettriċi tiegħu. Ikkontrollat mis-softwer Optiview ta' Synthesites, l-unità Optimold tuża kejl tat-temperatura u tar-reżistenza tar-reżina biex tikkalkula u turi graffs f'ħin reali biex timmonitorja l-istatus tar-reżina inkluż proporzjon tat-taħlita, tixjiħ kimiku, viskożità, Tg u l-grad ta 'fejqan. Jista' jintuża fi proċessi ta 'formazzjoni ta' prepreg u likwidu. Unità separata Optiflow tintuża għall-fluss monitoraġġ.Synthesites żviluppa wkoll simulatur tal-fejqan li ma jeħtieġx sensur tal-fejqan fil-moffa jew fil-parti, iżda minflok juża sensor tat-temperatura u kampjuni tar-reżina/prepreg f'din l-unità tal-analizzatur. "Qed nużaw dan l-aktar avvanzata. metodu għall-infużjoni u tqaddid adeżiv għall-produzzjoni tax-xafra tat-turbini tar-riħ,” qal Nikos Pantelelis, Direttur ta’ Synthesites.
Is-sistemi ta' kontroll tal-proċess ta' Synthesites jintegraw sensuri, unitajiet ta' akkwist tad-dejta Optiflow u/jew Optimold, u softwer OptiView u/jew Online Resin Status (ORS). Kreditu tal-immaġni: Synthesites, editjat minn The CW
Għalhekk, il-biċċa l-kbira tal-fornituri tas-sensuri żviluppaw l-analizzaturi tagħhom stess, xi wħud jużaw it-tagħlim tal-magni u xi wħud le. Iżda l-manifatturi komposti jistgħu wkoll jiżviluppaw is-sistemi tad-dwana tagħhom stess jew jixtru strumenti fuq l-ixkaffa u jimmodifikawhom biex jissodisfaw ħtiġijiet speċifiċi. Madankollu, il-kapaċità tal-analizzatur hija fattur wieħed biss li għandek tikkonsidra.Hemm ħafna oħrajn.
Il-kuntatt huwa wkoll konsiderazzjoni importanti meta tagħżel liema sensur tuża. Is-senser jista 'jkollu bżonn li jkun f'kuntatt mal-materjal, l-interrogatur, jew it-tnejn. Pereżempju, il-fluss tas-sħana u s-sensuri ultrasoniċi jistgħu jiddaħħlu f'moffa RTM 1-20mm minn il-wiċċ - monitoraġġ preċiż ma jeħtieġx kuntatt mal-materjal fil-moffa.Sensuri ultrasoniċi jistgħu wkoll jinterrogaw partijiet f'fond differenti skont il-frekwenza użata. Is-sensuri elettromanjetiċi Collo jistgħu wkoll jaqraw il- fond ta 'likwidi jew partijiet - 2-10 ċm, skond il-frekwenza ta' interrogazzjoni - u permezz ta 'kontenituri jew għodda mhux metalliċi f'kuntatt mar-reżina.
Madankollu, microwires manjetiċi (ara "Monitoraġġ mingħajr kuntatt tat-temperatura u l-pressjoni ġewwa l-komposti") bħalissa huma l-uniċi sensuri li kapaċi jinterrogaw komposti f'distanza ta '10 ċm. Dan għaliex juża induzzjoni elettromanjetika biex iqajjem rispons mis-sensor, li huwa inkorporat fil-materjal kompost. Is-sensor tal-mikrowire ThermoPulse ta 'AvPro, inkorporat fis-saff ta' bond adeżiv, ġie interrogat permezz laminat tal-fibra tal-karbonju ħoxna ta '25mm biex ikejjel it-temperatura matul il-proċess tat-twaħħil. Peress li l-mikrowires għandhom dijametru tax-xagħar ta' 3-70 mikron, ma jaffettwawx il-prestazzjoni kompost jew bondline.F'dijametri kemmxejn akbar ta '100-200 mikron, sensuri tal-fibra ottika jistgħu ikunu inkorporati wkoll mingħajr ma jiddegradaw il-proprjetajiet strutturali. Madankollu, minħabba li jużaw dawl biex ikejlu, sensuri tal-fibra ottika għandu jkollu konnessjoni bil-fili mal-interrogatur.Bl-istess mod, peress li s-sensuri dielettriċi jużaw vultaġġ biex ikejlu l-proprjetajiet tar-reżina, għandhom ukoll ikunu konnessi ma 'interrogatur, u l-biċċa l-kbira għandhom ukoll ikunu f'kuntatt mar-reżina li qed jimmonitorjaw.
Is-sensor Collo Probe (fuq) jista 'jiġi mgħaddas f'likwidi, filwaqt li l-Collo Plate (qiegħ) hija installata fil-ħajt ta' reċipjent/reċipjent tat-taħlit jew pajp tal-proċess/linja ta' għalf.Kreditu tal-immaġni: ColloidTek Oy
Il-kapaċità tat-temperatura tas-sensor hija konsiderazzjoni ewlenija oħra. Per eżempju, il-biċċa l-kbira tas-sensuri ultrasoniċi off-the-shelf tipikament joperaw f'temperaturi sa 150 ° C, iżda partijiet f'CosiMo jeħtieġ li jiġu ffurmati f'temperaturi 'l fuq minn 200 ° C. Għalhekk, UNA kellha tiddisinja sensor ultrasoniku b'din il-kapaċità. Is-sensuri dielettriċi li jintremew ta 'Lambient jistgħu jintużaw fuq uċuħ tal-parti sa 350 ° C, u li jistgħu jerġgħu jintużaw. sensuri fil-moffa jistgħu jintużaw sa 250°C.RVmagnetics (Kosice, Slovakkja) żviluppa s-sensor tal-microwire tiegħu għal materjali komposti li jifilħu tqaddid f'500°C. Filwaqt li t-teknoloġija tas-sensorju Collo nnifisha m'għandha l-ebda limitu teoretiku tat-temperatura, it-temprat tarka tal-ħġieġ għall-Pjanċa Collo u l-akkomodazzjoni l-ġdida tal-polyetheretherketone (PEEK) għall-Collo Probe huma t-tnejn ittestjati għal dmir kontinwu fuq 150 ° C, skond Järveläinen. Sadanittant, PhotonFirst (Alkmaar, l-Olanda) uża kisi ta 'polyimide biex jipprovdi temperatura operattiva ta' 350 ° C għas-sensor tal-fibra ottika tiegħu għall-proġett SuCoHS, għal temperatura għolja sostenibbli u kost-effettiva. kompost.
Fattur ieħor li għandek tikkonsidra, speċjalment għall-installazzjoni, huwa jekk is-sensor ikejjel f'punt wieħed jew huwiex sensur lineari b'punti ta 'sensing multipli. Per eżempju, sensuri tal-fibra ottika Com&Sens (Eke, Belġju) jistgħu jkunu twal sa 100 metru u jidhru up sa 40 punt ta’ sensing tal-fibra Bragg grating (FBG) bi spazjar minimu ta’ 1 ċm. Dawn is-sensuri ntużaw għall-monitoraġġ tas-saħħa strutturali (SHM) ta’ 66 metru twil. pontijiet komposti u monitoraġġ tal-fluss tar-reżina waqt l-infużjoni ta 'gverti ta' ponti kbar. L-installazzjoni ta 'sensuri ta' punt individwali għal proġett bħal dan tkun teħtieġ numru kbir ta 'sensuri u ħafna ħin ta' installazzjoni.NCC u Cranfield University jippretendu vantaġġi simili għas-sensuri dielettriċi lineari tagħhom. Meta mqabbel ma ' sensuri dielettriċi b'punt wieħed offruti minn Lambient, Netzsch u Synthesites, "Bs-sensor lineari tagħna, nistgħu nissorveljaw il-fluss tar-reżina kontinwament tul it-tul, li b'mod sinifikanti inaqqas l-In-numru ta 'sensors meħtieġa fil-parti jew għodda."
AFP NLR għal Sensuri tal-Fiber Optic Unità speċjali hija integrata fit-8 kanal tar-ras Coriolis AFP biex tpoġġi erba' matriċi tas-sensuri tal-fibra ottika f'temperatura għolja, panel tat-test kompost rinfurzat bil-fibra tal-karbonju.Kreditu tal-immaġni: Proġett SuCoHS, NLR
Sensuri lineari jgħinu wkoll fl-awtomatizzazzjoni tal-installazzjonijiet.Fil-proġett SuCoHS, Royal NLR (Dutch Aerospace Centre, Marknesse) żviluppa unità speċjali integrata fit-8 kanal Automated Fiber Placement (AFP) kap ta 'Coriolis Composites (Queven, Franza) biex jinkorpora Erba' arrays ( linji separati tal-fibra ottika), kull wieħed b’5 sa 6 sensuri FBG (PhotonFirst joffri total ta’ 23 sensur), fil-karbonju pannelli tat-test tal-fibra. RVmagnetics poġġa s-sensuri tal-microwire tiegħu f'rebar GFRP pultruded." fundatur ta 'RVmagnetics. “Għandek microwire b’microwire ta’ 1km. coils tal-filament u daħħalha fil-faċilità tal-produzzjoni tar-rebar mingħajr ma tbiddel il-mod kif isir ir-rebar.” Sadanittant, Com&Sens qed taħdem fuq teknoloġija awtomatizzata biex tiddaħħal sensuri tal-fibra ottika waqt il-proċess tal-istralċ tal-filament f'kontenituri tal-pressjoni.
Minħabba l-abbiltà tagħha li twettaq l-elettriku, il-fibra tal-karbonju tista 'tikkawża problemi b'sensors dielettriċi. Is-sensuri dielettriċi jużaw żewġ elettrodi mqiegħda qrib xulxin. "Jekk il-fibri jgħaqqdu l-elettrodi, jagħmlu ċirkwit qasir tas-sensor," jispjega l-fundatur ta 'Lambient Huan Lee. F'dan il-każ, uża filtru." Il-filtru jħalli r-reżina tgħaddi mis-sensuri, iżda iżolahom mill-fibra tal-karbonju." Is-sensor dielettriku lineari żviluppat minn Cranfield University u NCC juża approċċ differenti, inklużi żewġ pari mibrumin ta 'wajers tar-ram. Meta tiġi applikata vultaġġ, jinħoloq kamp elettromanjetiku bejn il-wajers, li jintuża biex titkejjel l-impedenza tar-reżina. Il-wajers huma miksija b'polimeru iżolanti li ma jaffettwax il-kamp elettriku, iżda jipprevjeni li l-fibra tal-karbonju titqassar.
Naturalment, l-ispiża hija wkoll kwistjoni.Com&Sens tiddikjara li l-ispiża medja għal kull punt ta’ sensing FBG hija ta’ 50-125 euro, li tista’ tinżel għal madwar 25-35 euro jekk tintuża f’lottijiet (eż., għal 100,000 reċipjent taħt pressjoni).(Dan huwa frazzjoni biss tal-kapaċità ta' produzzjoni attwali u proġettata ta' tankijiet ta' pressjoni komposti, ara l-artikolu 2021 ta' CW dwar l-idroġenu.) Karapapas ta’ Meggitt jgħid li rċieva offerti għal linji tal-fibra ottika b’sensors FBG b’medja ta’ £250/sensor (≈300€/sensor), l-interrogatur jiswa madwar £10,000 (€12,000). ”Is-sensor dielettriku lineari li ttestjajna kien aktar bħal wajer miksi li tista’ tixtri fuq l-ixkaffa,” żied jgħid.” L-interrogatur li nużaw,” iżid Alex Skordos, qarrej (riċerkatur anzjan) fix-Xjenza tal-Proċess tal-Kompożiti fl-Università ta’ Cranfield, “huwa analizzatur tal-impedenza, li huwa preċiż ħafna u jiswa mill-inqas £30,000 [≈ €36,000], Iżda l-NCC juża interrogatur ħafna aktar sempliċi li bażikament jikkonsisti minn off-the. -moduli tal-ixkaffa mill-kumpanija kummerċjali Advise Deta [Bedford, UK].” Synthesites qed tikkwota €1,190 għal sensuri in-mold u €20 għal sensors ta’ użu wieħed/part F’EUR, Optiflow huwa kkwotat għal EUR 3,900 u Optimold għal EUR 7,200, bi skontijiet dejjem jiżdiedu għal unitajiet ta’ analizzatur multipli. Dawn il-prezzijiet jinkludu s-softwer Optiview u kwalunkwe appoġġ meħtieġ, qal Pantelelis, u żied li l-manifatturi tax-xafra tar-riħ jiffrankaw 1.5 sigħat kull ċiklu, iżidu xfafar għal kull linja kull xahar, u jnaqqsu l-użu tal-enerġija b’20 fil-mija, bi qligħ fuq l-investiment ta’ erba’ xhur biss.
Kumpaniji li jużaw sensuri se jiksbu vantaġġ hekk kif tevolvi l-manifattura diġitali tal-komposti 4.0. Pereżempju, jgħid Grégoire Beauduin, Direttur tal-Iżvilupp tan-Negozju f’Com&Sens, “Peress li l-manifatturi tal-kontenituri tal-pressjoni jippruvaw inaqqsu l-piż, l-użu tal-materjal u l-ispiża, jistgħu jużaw is-sensuri tagħna biex jiġġustifikaw. id-disinji tagħhom u jimmonitorjaw il-produzzjoni hekk kif jilħqu l-livelli meħtieġa sal-2030. L-istess sensuri użati biex jivvalutaw il-livelli ta’ tensjoni fi ħdan is-saffi matul l-istralċ tal-filament u t-tqaddid jistgħu wkoll jimmonitorjaw l-integrità tat-tank matul eluf ta 'ċikli ta' riforniment, ibassru l-manutenzjoni meħtieġa u jiċċertifikaw mill-ġdid fi tmiem il-ħajja tad-disinn. Nistgħu A pool tewmin diġitali ta’ data hija pprovduta għal kull reċipjent ta’ pressjoni kompost prodott, u s-soluzzjoni qed tiġi żviluppata wkoll għas-satelliti.”
Li tippermetti tewmin diġitali u ħjut Com&Sens qed taħdem ma 'manifattur ta' komposti biex juża s-sensuri tal-fibra ottika tiegħu biex jippermetti l-fluss tad-dejta diġitali permezz tad-disinn, produzzjoni u servizz (lemin) biex jappoġġja karti tal-identità diġitali li jappoġġjaw it-tewmin diġitali ta 'kull parti (xellug) magħmula. Kreditu tal-immaġni: Com&Sens u Figura 1, "Inġinerija b'Ħjut Diġitali" minn V. Singh, K. Wilcox.
Għalhekk, id-dejta tas-sensuri tappoġġja t-tewmin diġitali, kif ukoll il-ħajt diġitali li jifrex id-disinn, il-produzzjoni, l-operazzjonijiet tas-servizz u l-obsolexxenza. Meta tiġi analizzata bl-użu ta 'intelliġenza artifiċjali u tagħlim bil-magni, din id-dejta tgħaddi lura fid-disinn u l-ipproċessar, ittejjeb il-prestazzjoni u s-sostenibbiltà. biddel ukoll il-mod kif jaħdmu flimkien il-ktajjen tal-provvista.Pereżempju, il-manifattur tal-adeżivi Kiilto (Tampere, il-Finlandja) juża sensuri Collo biex jgħin lill-klijenti tiegħu jikkontrollaw il-proporzjon tal-komponenti A, B, eċċ. fit-tagħmir tagħhom għat-taħlit tal-kolla b’ħafna komponenti.” Kiilto issa jista’ jaġġusta l-kompożizzjoni tal-adeżivi tiegħu għal klijenti individwali,” jgħid Järveläinen, “iżda jippermetti wkoll lil Kiilto jifhem kif ir-reżini jinteraġixxu fil-proċessi tal-klijenti, u kif il-klijenti jinteraġixxu mal-prodotti tagħhom, li qed ibiddel kif issir il-provvista. Il-ktajjen jistgħu jaħdmu flimkien.”
OPTO-Light juża sensors Kistler, Netzsch u Synthesites biex jimmonitorja l-ikkurar għal partijiet CFRP epossidiċi termoplastiku iffurmati żżejjed. Kreditu tal-immaġni: AZL
Is-sensuri jappoġġaw ukoll materjal ġdid innovattiv u kombinazzjonijiet ta' proċessi. Deskritt fl-artikolu 2019 ta' CW dwar il-proġett OPTO-Light (ara "Thermoplastic Overmolding Thermosets, 2-Minute Cycle, One Battery"), AZL Aachen (Aachen, il-Ġermanja) juża żewġ stadji proċess biex tikkompressa orizzontalment fibra tal-karbonju/epoxy prepreg wieħed To (UD), imbagħad iffurmat iżżejjed bi 30% ħġieġ qasir PA6.Iċ-ċavetta rinfurzata bil-fibra hija li tfejjaq biss parzjalment il-prepreg sabiex ir-reattività li fadal fl-epossi tkun tista' tippermetti t-twaħħil mat-termoplastiku.AZL juża analizzaturi Optimold u Netzsch DEA288 Epsilon b'sensors dielettriċi Synthesites u Netzsch u sensuri Kistler in-mold u DataFlow softwer biex jottimizza l-iffurmar tal-injezzjoni. "Irid ikollok fehim profond tal-kompressjoni prepreg proċess tal-iffurmar għax trid tiżgura li tifhem l-istat tal-kura sabiex tikseb konnessjoni tajba mal-overmolding termoplastiku,” jispjega l-inġinier tar-riċerka AZL Richard Schares. "Fil-futur, il-proċess jista 'jkun adattiv U intelliġenti, ir-rotazzjoni tal-proċess hija attivata minn sinjali tas-sensuri."
Madankollu, hemm problema fundamentali, jgħid Järveläinen, “u dik hija n-nuqqas ta’ fehim mill-klijenti dwar kif jintegraw dawn is-sensuri differenti fil-proċessi tagħhom. Ħafna mill-kumpaniji m'għandhomx esperti tas-sensuri.” Bħalissa, it-triq 'il quddiem teħtieġ li l-manifatturi tas-sensuri u l-klijenti Skambju ta' informazzjoni 'l quddiem u lura. kumpaniji li joffru servizzi ta 'integrazzjoni tas-sensuri u twin diġitali. Huwa żied li n-netwerk ta' produzzjoni ta 'Augsburg AI kera faċilità ta' 7,000 metru kwadru għal dan il-għan, "espansjoni Il-pjan ta’ żvilupp ta’ CosiMo għal ambitu wiesa’ ħafna, inklużi ċelloli ta’ awtomazzjoni konnessi, fejn l-imsieħba industrijali jistgħu jpoġġu magni, imexxu proġetti u jitgħallmu kif jintegraw soluzzjonijiet AI ġodda.”
Carapappas qal li d-dimostrazzjoni tas-sensuri dielettriċi ta’ Meggitt fl-NCC kienet biss l-ewwel pass f’dan. “Fl-aħħar mill-aħħar, irrid nissorvelja l-proċessi u l-flussi tax-xogħol tiegħi u ndaħħalhom fis-sistema ERP tagħna sabiex inkun naf minn qabel liema komponenti nipmanifattura, liema nies jien. bżonn u liema materjali tordna. L-awtomazzjoni diġitali tiżviluppa.”
Merħba għall-SourceBook onlajn, li jikkorrispondi għall-edizzjoni stampata annwali ta' CompositesWorld tal-Gwida tax-Xerrej tal-Industrija tal-Kompożiti ta' SourceBook.
Spirit AeroSystems Timplimenta Disinn Intelliġenti tal-Airbus għal Fuselage taċ-Ċentru tal-A350 u Spars ta' quddiem f'Kingston, NC
Ħin tal-post: Mejju-20-2022
