Na procura da sustentabilidade, os sensores están a reducir os tempos de ciclo, o uso de enerxía e o desperdicio, automatizando o control de procesos en bucle pechado e aumentando o coñecemento, abrindo novas posibilidades para a fabricación e estruturas intelixentes. #sensores #sustentabilidade #SHM
Sensores da esquerda (arriba abaixo): fluxo de calor (TFX), dieléctricos no molde (Lambient), ultrasóns (Universidade de Augsburgo), dieléctricos desbotables (Synthesites) e entre centavos e termopares Microwire (AvPro). Gráficos (arriba, no sentido das agullas do reloxo): Constante dieléctrica colo (CP) versus viscosidade colo iónica (CIV), resistencia da resina fronte ao tempo (Síntesis) e modelo dixital de preformas implantadas con caprolactama mediante sensores electromagnéticos (proxecto CosiMo, DLR ZLP, Universidade de Augsburgo).
A medida que a industria global segue emerxendo da pandemia de COVID-19, pasou a priorizar a sustentabilidade, que require reducir o desperdicio e o consumo de recursos (como enerxía, auga e materiais). Como resultado, a fabricación debe facerse máis eficiente e intelixente. .Pero isto require información.Para os compostos, de onde proceden estes datos?
Como se describe na serie de artigos 2020 Composites 4.0 de CW, a definición das medidas necesarias para mellorar a calidade das pezas e a produción, e os sensores necesarios para conseguir esas medicións, é o primeiro paso na fabricación intelixente. Durante 2020 e 2021, CW informou sobre os sensores: dieléctricos. sensores, sensores de fluxo de calor, sensores de fibra óptica e sensores sen contacto que utilizan ondas ultrasónicas e electromagnéticas, así como proxectos que demostran as súas capacidades (consulte o conxunto de contidos de sensores en liña de CW). Este artigo baséase neste informe discutindo os sensores utilizados en materiais compostos, os seus beneficios e desafíos prometidos e o panorama tecnolóxico en desenvolvemento. a industria dos composites xa está explorando e navegando por este espazo.
Rede de sensores en CosiMo Unha rede de 74 sensores, 57 dos cales son sensores ultrasónicos desenvolvidos na Universidade de Augsburgo (mostrados á dereita, puntos azuis claros nas metades superior e inferior do molde) úsanse para o demostrador de tapa para o T-RTM. proxecto CosiMo de moldeo para baterías de composites termoplásticos. Crédito da imaxe: proxecto CosiMo, DLR ZLP Augsburg, Universidade de Augsburgo
Obxectivo #1: aforrar cartos. O blog de decembro de 2021 de The CW, "Sensores ultrasónicos personalizados para a optimización e control de procesos compostos", describe o traballo na Universidade de Augsburgo (UNA, Augsburgo, Alemaña) para desenvolver unha rede de 74 sensores que Para o CosiMo proxecto para fabricar un demostrador de tapa de batería para vehículos eléctricos (materiais compostos no transporte intelixente). polimeriza in situ un monómero de caprolactama nun composto de poliamida 6 (PA6). Markus Sause, profesor da UNA e xefe da rede de produción de intelixencia artificial (IA) da UNA en Augsburgo, explica por que os sensores son tan importantes: "A maior vantaxe que ofrecemos é a visualización. do que está a suceder dentro da caixa negra durante o procesamento. Actualmente, a maioría dos fabricantes teñen sistemas limitados para conseguilo. Por exemplo, empregan sensores moi sinxelos ou específicos cando usan infusión de resina para fabricar grandes pezas aeroespaciais. Se o proceso de infusión sae mal, basicamente tes un gran anaco de chatarra. Pero se tes unha solución para comprender o que fallou no proceso de produción e por que, podes solucionalo e corrixilo, aforrándoche moito diñeiro".
Os termopares son un exemplo de "sensor sinxelo ou específico" que se utilizou durante décadas para controlar a temperatura dos laminados compostos durante o curado en autoclave ou en forno. adhesivos térmicos. Os fabricantes de resinas usan unha variedade de sensores no laboratorio para controlar os cambios na viscosidade da resina ao longo do tempo e da temperatura para desenvolver formulacións de cura. está emerxendo, con todo, é unha rede de sensores que permite visualizar e controlar o proceso de fabricación in situ en función de múltiples parámetros (por exemplo, temperatura e presión) e do estado do material (por exemplo, viscosidade, agregación, cristalización).
Por exemplo, o sensor de ultrasóns desenvolvido para o proxecto CosiMo utiliza os mesmos principios que a inspección ultrasónica, que se converteu no pilar das probas non destrutivas (NDI) de pezas compostas acabadas.Petros Karapapas, enxeñeiro principal de Meggitt (Loughborough, Reino Unido), dixo: "O noso obxectivo é minimizar o tempo e o traballo necesarios para a inspección posprodución de compoñentes futuros a medida que avanzamos cara á fabricación dixital". Colaboración do Materials Center (NCC, Bristol, Reino Unido) para demostrar o seguimento dun anel EP 2400 de Solvay (Alpharetta, GA, EUA) durante RTM utilizando un sensor dieléctrico lineal desenvolvido na Universidade de Cranfield (Cranfield, Reino Unido) Fluxo e curado de oxiresina para un Carcasa composta de 1,3 m de longo, 0,8 m de ancho e 0,4 m de profundidade para un intercambiador de calor de motor de avión comercial. analizamos como facer conxuntos máis grandes con maior produtividade, non podíamos permitirnos o luxo de facer todas as inspeccións e probas tradicionais de post-procesamento en cada parte", dixo Karapapas. "Neste momento, facemos paneis de proba xunto a estas pezas RTM e despois. facer probas mecánicas para validar o ciclo de cura. Pero con este sensor, iso non é necesario".
A sonda Collo está inmersa no recipiente de mestura de pintura (círculo verde na parte superior) para detectar cando se completa a mestura, aforrando tempo e enerxía. Crédito da imaxe: ColloidTek Oy
"O noso obxectivo non é ser outro dispositivo de laboratorio, senón centrarnos nos sistemas de produción", di Matti Järveläinen, CEO e fundador de ColloidTek Oy (Kolo, Tampere, Finlandia). O blog de CW de xaneiro de 2022 "Fingerprint Liquids for Composites" explora o combinación de sensores de campo electromagnético (EMF), procesamento de sinal e análise de datos para medir a "pegada dixital" de calquera líquido como monómeros, resinas ou adhesivos. "O que ofrecemos é unha nova tecnoloxía que proporciona feedback directo en tempo real, para que poida comprender mellor como funciona o seu proceso e reaccionar cando as cousas van mal", di Järveläinen. "Os nosos sensores converten datos en tempo real. en cantidades físicas comprensibles e accionables, como a viscosidade reolóxica, que permiten a optimización do proceso. Por exemplo, pode acurtar os tempos de mestura porque pode ver claramente cando se completa a mestura. Polo tanto, con You pode aumentar a produtividade, aforrar enerxía e reducir a chatarra en comparación cun procesamento menos optimizado.
Obxectivo n.° 2: Aumentar o coñecemento e a visualización do proceso. Para procesos como a agregación, Järveläinen di: "Non se ve moita información a partir dunha instantánea. Só estás tomando unha mostra e entrando no laboratorio e mirando como era hai minutos ou horas. É como conducir na autoestrada, cada hora Abre os ollos un minuto e intenta predecir cara a onde vai a estrada”. Sause coincide, sinalando que a rede de sensores desenvolvida en CosiMo "axúdanos a ter unha imaxe completa do proceso e do comportamento do material. Podemos ver efectos locais no proceso, en resposta a variacións no grosor da peza ou materiais integrados como o núcleo de escuma. O que estamos tentando é proporcionar información sobre o que realmente está a suceder no molde. Isto permítenos determinar varias informacións como a forma da fronte de fluxo, a chegada de cada tempo parcial e o grao de agregación en cada localización do sensor.
Collo traballa con fabricantes de adhesivos epoxi, pinturas e mesmo cervexa para crear perfís de proceso para cada lote producido. Agora cada fabricante pode ver a dinámica do seu proceso e establecer parámetros máis optimizados, con alertas para intervir cando os lotes están fóra das especificacións. Isto axuda estabilizar e mellorar a calidade.
Vídeo da fronte de fluxo nunha parte de CosiMo (a entrada da inxección é o punto branco no centro) en función do tempo, baseado nos datos de medición dunha rede de sensores no molde. Crédito da imaxe: proxecto CosiMo, DLR ZLP Augsburg, Universidade de Augsburgo
"Quero saber o que ocorre durante a fabricación da peza, non abrir a caixa e ver que pasa despois", di Karapapas de Meggitt. "Os produtos que desenvolvemos usando sensores dieléctricos de Cranfield permitíronnos ver o proceso in situ e tamén puidemos ver o proceso in situ. para verificar o curado da resina”. Usando os seis tipos de sensores descritos a continuación (non é unha lista exhaustiva, só unha pequena selección, provedores, tamén), pode supervisar o curado/polimerización e o fluxo de resina. Algúns sensores teñen capacidades adicionais e os tipos de sensores combinados poden ampliar as posibilidades de seguimento e visualización. durante o moldeado de compostos. Isto foi demostrado durante CosiMo, que utilizou sensores ultrasónicos, dieléctricos e piezorresistivos en modo para medicións de temperatura e presión por Kistler (Winterthur, Suíza).
Obxectivo n.° 3: Reducir o tempo de ciclo. Os sensores Collo poden medir a uniformidade do epoxi de curado rápido de dúas partes xa que as partes A e B se mesturan e inxectan durante a RTM e en todos os lugares do molde onde se colocan eses sensores. Isto podería axudar a habilitar resinas de curado máis rápido para aplicacións como Urban Air Mobility (UAM), que proporcionarían ciclos de curado máis rápidos en comparación cos actuais epoxis dunha soa parte como RTM6.
Os sensores Collo tamén poden supervisar e visualizar epoxi sendo desgasificado, inxectado e curado, e cando se completa cada proceso. O curado de acabado e outros procesos baseados no estado real do material que se está a procesar (en comparación coas receitas tradicionais de tempo e temperatura) chámase xestión do estado do material. (MSM). Compañías como AvPro (Norman, Oklahoma, EE. UU.) levan décadas perseguindo MSM para rastrexar os cambios nos materiais e procesos das pezas a medida que persegue. obxectivos específicos para a temperatura de transición vítrea (Tg), a viscosidade, a polimerización e/ou a cristalización. Por exemplo, utilizáronse unha rede de sensores e análise dixital en CosiMo para determinar o tempo mínimo necesario para quentar a prensa e o molde RTM e descubriuse que 96 O % da polimerización máxima conseguiuse en 4,5 minutos.
Os provedores de sensores dieléctricos como Lambient Technologies (Cambridge, MA, EUA), Netzsch (Selb, Alemaña) e Synthesites (Uccle, Bélxica) tamén demostraron a súa capacidade para reducir os tempos de ciclo. O proxecto de I+D de Synthesites cos fabricantes de composites Hutchinson (París, Francia). ) e Bombardier Belfast (agora Spirit AeroSystems (Belfast, Irlanda)) informan que baseándose en medicións en tempo real de resistencia de resina e temperatura, a través da súa unidade de adquisición de datos Optimold e o software Optiview converte a viscosidade estimada e Tg. "Os fabricantes poden ver a Tg en tempo real, para que poidan decidir cando deter o ciclo de curado", explica Nikos Pantelelis, Director de Synthesites.“Non teñen que esperar para completar un ciclo de arrastre que sexa máis longo do necesario. Por exemplo, o ciclo tradicional para RTM6 é un curado completo de 2 horas a 180 °C. Vimos que isto pode reducirse a 70 minutos nalgunhas xeometrías. Isto tamén se demostrou no proxecto INNOTOOL 4.0 (ver "Acelerar RTM con sensores de fluxo de calor"), onde o uso dun sensor de fluxo de calor acurtou o ciclo de curado RTM6 de 120 minutos a 90 minutos.
Obxectivo #4: control en lazo pechado dos procesos adaptativos. Para o proxecto CosiMo, o obxectivo final é automatizar o control en lazo pechado durante a produción de pezas compostas. Este tamén é o obxectivo dos proxectos ZAero e iComposite 4.0 informados por CW en 2020 (redución do custo do 30-50%). Teña en conta que estes implican diferentes procesos: colocación automatizada de cinta preimpregnada (ZAero) e preformado de pulverización de fibra en comparación co T-RTM de alta presión en CosiMo para RTM con epoxi de curado rápido (iComposite 4.0). Todos estes proxectos usan sensores con modelos e algoritmos dixitais para simular o proceso e predecir o resultado da peza acabada.
O control do proceso pódese pensar como unha serie de pasos, explicou Sause. O primeiro paso é integrar sensores e equipos de proceso, dixo, “para visualizar o que está a suceder na caixa negra e os parámetros a utilizar. Os outros pasos, quizais a metade do control en bucle pechado, son poder presionar o botón de parada para intervir, axustar o proceso e evitar que se rexeiten pezas. Como paso final, pode desenvolver un xemelgo dixital, que se pode automatizar, pero que tamén require investimento en métodos de aprendizaxe automática”. En CosiMo, este investimento permite que os sensores introduzan datos no xemelgo dixital. A análise de Edge (cálculos realizados no borde da liña de produción fronte aos cálculos dun repositorio central de datos) úsase entón para predecir a dinámica da fronte de fluxo, o contido do volume de fibra por preforma téxtil. e posibles puntos secos. "O ideal é que pode establecer axustes para permitir o control e axuste en bucle pechado no proceso", dixo Sause. "Estes incluirán parámetros como a presión de inxección, o molde. presión e temperatura. Tamén podes usar esta información para optimizar o teu material".
Ao facelo, as empresas están a usar sensores para automatizar os procesos. Por exemplo, Synthesites está a traballar cos seus clientes para integrar sensores con equipos para pechar a entrada de resina cando se completa a infusión ou encender a prensa térmica cando se consiga o curado obxectivo.
Järveläinen sinala que para determinar que sensor é o mellor para cada caso de uso, "cómpre comprender que cambios no material e no proceso quere supervisar, e despois ten que ter un analizador". Un analizador adquire os datos recollidos por un interrogador ou unidade de adquisición de datos. datos brutos e convérteos en información utilizable polo fabricante. "En realidade ves moitas empresas integrando sensores, pero despois non fan nada cos datos", dixo Sause. O que se necesita, explicou, é "un sistema". de adquisición de datos, así como unha arquitectura de almacenamento de datos para poder procesar os datos”.
"Os usuarios finais non só queren ver datos en bruto", di Järveläinen. "Queren saber: 'O proceso está optimizado?'" Cando se pode dar o seguinte paso? Para facelo, cómpre combinar varios sensores. para a análise e, a continuación, utilizar a aprendizaxe automática para acelerar o proceso". Este enfoque de análise de bordo e aprendizaxe automática que utiliza o equipo de Collo e CosiMo pódese conseguir mediante mapas de viscosidade, modelos numéricos da fronte de fluxo de resina e visualízase a capacidade de controlar finalmente os parámetros do proceso e a maquinaria.
Optimold é un analizador desenvolvido por Synthesites para os seus sensores dieléctricos. Controlado polo software Optiview de Synthesites, a unidade Optimold usa medicións de temperatura e resistencia da resina para calcular e mostrar gráficos en tempo real para supervisar o estado da resina, incluíndo relación de mestura, envellecemento químico, viscosidade, Tg. e grao de curado. Pódese usar en procesos de formación de líquidos e preimpregnados. Para o fluxo úsase unha unidade separada Optiflow. Monitoring.Synthesites tamén desenvolveu un simulador de curado que non require un sensor de curado no molde ou peza, senón que utiliza un sensor de temperatura e mostras de resina/preimpregnado nesta unidade analizadora. "Estamos a usar este estado da arte. método de curado por infusión e adhesivo para a produción de palas de aeroxeradores", dixo Nikos Pantelelis, director de Synthesites.
Os sistemas de control de procesos de Synthesites integran sensores, unidades de adquisición de datos Optiflow e/ou Optimold e o software OptiView e/ou Online Resin Status (ORS). Crédito da imaxe: Synthesites, editado por The CW
Polo tanto, a maioría dos provedores de sensores desenvolveron os seus propios analizadores, algúns empregando aprendizaxe automática e outros non. Pero os fabricantes de compostos tamén poden desenvolver os seus propios sistemas personalizados ou mercar instrumentos dispoñibles e modificalos para satisfacer necesidades específicas. Non obstante, a capacidade do analizador é só un factor a ter en conta.Hai moitos outros.
O contacto tamén é unha consideración importante á hora de elixir que sensor usar. É posible que o sensor teña que estar en contacto co material, o interrogador ou ambos. Por exemplo, os sensores de fluxo de calor e ultrasóns pódense inserir nun molde RTM a 1-20 mm de distancia. a superficie: un seguimento preciso non require contacto co material do molde.Os sensores ultrasónicos tamén poden interrogar pezas a diferentes profundidades dependendo da frecuencia utilizada.Os sensores electromagnéticos de Collo tamén poden ler o profundidade de líquidos ou pezas –2-10 cm, dependendo da frecuencia de interrogación– e a través de recipientes ou ferramentas non metálicas en contacto coa resina.
Non obstante, os microfíos magnéticos (consulte "Monitorización sen contacto da temperatura e da presión no interior dos compostos") son actualmente os únicos sensores capaces de interrogar os compostos a unha distancia de 10 cm. Isto é porque usa a indución electromagnética para provocar unha resposta do sensor, que está incrustado no material composto. O sensor de microfíos ThermoPulse de AvPro, incrustado na capa de unión adhesiva, foi interrogado mediante un laminado de fibra de carbono de 25 mm de espesor para medir a temperatura durante o proceso de unión. Dado que os microfíos teñen un diámetro peludo de 3-70 micras, non afectan o rendemento do composto ou da liña de enlace. Aos diámetros lixeiramente maiores de 100-200 micras, os sensores de fibra óptica poden Tamén se poden incorporar sen degradar as propiedades estruturais. Non obstante, porque usan luz para medir, sensores de fibra óptica debe ter unha conexión por cable ao interrogador. Do mesmo xeito, dado que os sensores dieléctricos usan tensión para medir as propiedades da resina, tamén deben estar conectados a un interrogador, e a maioría tamén deben estar en contacto coa resina que están a controlar.
O sensor Collo Probe (superior) pódese mergullar en líquidos, mentres que a Collo Plate (inferior) está instalada na parede dun recipiente/recipiente de mestura ou tubería de proceso/liña de alimentación. Crédito da imaxe: ColloidTek Oy
A capacidade de temperatura do sensor é outra consideración clave. Por exemplo, a maioría dos sensores ultrasónicos dispoñibles normalmente funcionan a temperaturas de ata 150 °C, pero as pezas en CosiMo deben formarse a temperaturas superiores a 200 °C. Polo tanto, UNA tivo que deseñar un sensor de ultrasóns con esta capacidade. Os sensores dieléctricos desbotables de Lambient pódense utilizar en superficies de pezas de ata 350 °C e os seus reutilizables os sensores en molde pódense usar ata 250 °C. RVmagnetics (Kosice, Eslovaquia) desenvolveu o seu sensor de microfíos para materiais compostos que poden soportar o curado a 500 °C. Aínda que a tecnoloxía do sensor Collo non ten límite de temperatura teórico, o temperado o escudo de vidro para a placa Collo e a nova carcasa de polieteretercetona (PEEK) para a sonda Collo son probados para un servizo continuo a 150 °C, segundo Järveläinen. Mentres tanto, PhotonFirst (Alkmaar, Países Baixos) utilizou un revestimento de poliimida para proporcionar unha temperatura de funcionamento de 350 °C para o seu sensor de fibra óptica para o proxecto SuCoHS, para unha alta temperatura sostible e rendible. composto.
Outro factor a ter en conta, especialmente para a instalación, é se o sensor mide nun único punto ou é un sensor lineal con varios puntos de detección. Por exemplo, os sensores de fibra óptica de Com&Sens (Eke, Bélxica) poden ter ata 100 metros de lonxitude e presentar a 40 puntos de detección de reixa de Bragg (FBG) de fibra cunha distancia mínima de 1 cm. Estes sensores utilizáronse para a vixilancia da saúde estrutural (SHM) de 66 metros de lonxitude. pontes compostas e monitorización do fluxo de resina durante a infusión de grandes plataformas de pontes. A instalación de sensores puntuais individuais para tal proxecto requiriría un gran número de sensores e moito tempo de instalación. NCC e Cranfield University afirman vantaxes similares para os seus sensores dieléctricos lineais. sensores dieléctricos de punto único ofrecidos por Lambient, Netzsch e Synthesites, "Co noso sensor lineal, podemos controlar o fluxo de resina continuamente ao longo da lonxitude, o que significa reduce o número de sensores necesarios na peza ou ferramenta.
AFP NLR para sensores de fibra óptica Unha unidade especial está integrada no canal 8 da cabeza Coriolis AFP para colocar catro matrices de sensores de fibra óptica nun panel de proba composto reforzado con fibra de carbono de alta temperatura. Crédito da imaxe: Proxecto SuCoHS, NLR
Os sensores lineais tamén axudan a automatizar as instalacións. No proxecto SuCoHS, Royal NLR (Dutch Aerospace Centre, Marknesse) desenvolveu unha unidade especial integrada na 8ª canle Automated Fiber Placement (AFP) xefe de Coriolis Composites (Queven, Francia) para incorporar catro matrices ( liñas de fibra óptica separadas), cada unha con 5 a 6 sensores FBG (PhotonFirst ofrece un total de 23 sensores), en carbono paneis de proba de fibra. RVmagnetics colocou os seus sensores de microfíos en barras de refuerzo de fibra de carbono pultruída. "Os cables son descontinuos [1-4 cm de lonxitude para a maioría dos microfíos compostos], pero colócanse automaticamente de forma continua cando se produce a barra de refugallo", dixo Ratislav Varga, co- fundador de RVmagnetics. "Tes un microcable cun microcable de 1 km. bobinas de filamento e aliméntanos á instalación de produción de barras de refuerzo sen cambiar a forma en que se fabrican as barras de refuerzo". Mentres tanto, Com&Sens traballa en tecnoloxía automatizada para incorporar sensores de fibra óptica durante o proceso de enrolamento do filamento en recipientes a presión.
Debido á súa capacidade para conducir electricidade, a fibra de carbono pode causar problemas cos sensores dieléctricos. Os sensores dieléctricos usan dous electrodos situados preto un do outro. "Se as fibras unen os electrodos, curtocircuítan o sensor", explica o fundador de Lambient, Huan Lee. Neste caso, use un filtro. "O filtro deixa pasar a resina polos sensores, pero illámolos da fibra de carbono". O sensor dieléctrico lineal desenvolvido pola Universidade de Cranfield e NCC usa un enfoque diferente, incluíndo dous pares trenzados de fíos de cobre. Cando se aplica unha tensión, créase un campo electromagnético entre os fíos, que se usa para medir a impedancia da resina. Os fíos están revestidos. cun polímero illante que non afecta o campo eléctrico, pero evita que a fibra de carbono se curte.
Por suposto, o custo tamén é un problema.Com&Sens afirma que o custo medio por punto de detección FBG é de 50-125 euros, que pode baixar a uns 25-35 euros se se usa en lotes (por exemplo, para 100.000 recipientes a presión).(Isto é só unha fracción da capacidade de produción actual e proxectada dos recipientes a presión compostos, consulte o artigo de CW de 2021 sobre hidróxeno.) Karapapas de Meggitt di que recibiu ofertas para liñas de fibra óptica con sensores FBG cunha media de £ 250/sensor (≈ 300 €/sensor), o interrogador vale uns 10.000 £ (12.000 €). "O sensor dieléctrico lineal que probamos era máis como un fío revestido que podes mercar no estante", engadiu. "O interrogador que usamos", engade Alex Skordos. lector (investigador sénior) en Composites Process Science na Universidade de Cranfield, “é un analizador de impedancia, que é moi preciso e custa polo menos £ 30.000 [≈ € 36.000], pero o NCC usa un interrogador moito máis sinxelo que consiste basicamente en -módulos de estante da empresa comercial Advise Deta [Bedford, Reino Unido]”. Synthesites cotiza 1.190 euros para sensores en molde e 20 euros para sensores de pezas/uso único. En euros, Optiflow está cotizado a 3.900 euros e Optimold a 7.200 euros, con descontos crecentes para varias unidades de analizador. Estes prezos inclúen o software Optiview e calquera apoio necesario, dixo Pantelelis, engadindo que os fabricantes de palas eólicas aforran 1,5 horas por ciclo, engaden aspas por liña ao mes e reducen consumo de enerxía nun 20 por cento, cun retorno do investimento de só catro meses.
As empresas que utilicen sensores gañarán unha vantaxe a medida que evolucione a fabricación dixital de compostos 4.0. Por exemplo, di Grégoire Beauduin, director de Desenvolvemento de Negocios de Com&Sens, "A medida que os fabricantes de recipientes a presión intentan reducir o peso, o uso de material e o custo, poden utilizar os nosos sensores para os seus deseños e supervisan a produción a medida que alcanzan os niveis requiridos para 2030. Os mesmos sensores utilizados para avaliar os niveis de tensión dentro das capas durante o enrolamento e o curado do filamento tamén pode supervisar a integridade do tanque durante miles de ciclos de recarga de combustible, prever o mantemento necesario e recertificar ao final da vida útil do proxecto. Podemos proporcionar un grupo de datos xemelgos dixitais para cada recipiente de presión composto producido e a solución tamén se está a desenvolver para satélites.
Activación de xemelgos e fíos dixitais Com&Sens traballa cun fabricante de compostos para utilizar os seus sensores de fibra óptica para permitir o fluxo de datos dixitais a través do deseño, produción e servizo (dereita) para admitir tarxetas de identificación dixitais que admitan o xemelgo dixital de cada parte (esquerda) realizada. Crédito da imaxe: Com&Sens e Figura 1, "Enxeñería con fíos dixitais" de V. Singh, K. Wilcox.
Así, os datos dos sensores admiten o xemelgo dixital, así como o fío dixital que abarca o deseño, a produción, as operacións de servizos e a obsolescencia. Cando se analizan mediante intelixencia artificial e aprendizaxe automática, estes datos retroalimentan o deseño e o procesamento, mellorando o rendemento e a sustentabilidade. tamén cambiou a forma en que as cadeas de subministración traballan xuntas. Por exemplo, o fabricante de adhesivos Kiilto (Tampere, Finlandia) utiliza sensores Collo para axudar aos seus clientes a controlar a proporción dos compoñentes A, B, etc. nos seus equipos de mestura de adhesivos multicompoñente. "Agora Kiilto pode axustar a composición dos seus adhesivos para clientes individuais", di Järveläinen, "pero tamén permite a Kiilto comprender como interactúan as resinas nos procesos dos clientes e como os clientes. interactuar cos seus produtos, o que está a cambiar a forma de subministración. As cadeas poden traballar xuntas".
OPTO-Light usa sensores Kistler, Netzsch e Synthesites para supervisar o curado de pezas de CFRP epoxi sobremoldeadas termoplásticas. Crédito da imaxe: AZL
Os sensores tamén admiten combinacións innovadoras de materiais e procesos. Descrito no artigo de CW de 2019 sobre o proxecto OPTO-Light (consulte "Termoconjuntos termoplásticos de sobremoldeo, ciclo de 2 minutos, unha batería"), AZL Aquisgrán (Aquisgrán, Alemaña) utiliza un sistema de dous pasos. proceso para comprimir horizontalmente un único preimpregnado de fibra de carbono/epoxi To (UD) e despois sobremoldeado cun 30 % de vidro curto PA6 reforzado con fibra. A clave é curar só parcialmente o preimpregnado para que a reactividade restante no epoxi poida permitir a unión ao termoplástico. AZL usa analizadores Optimold e Netzsch DEA288 Epsilon con sensores dieléctricos Synthesites e Netzsch e sensores Kistler en molde e DataFlow. software para optimizar o moldeado por inxección. "Ten que ter unha comprensión profunda da compresión preimpregnada proceso de moldeado porque tes que asegurarte de comprender o estado de curado para conseguir unha boa conexión co sobremoldeo de termoplásticos", explica o enxeñeiro de investigación de AZL Richard Schares. "No futuro, o proceso pode ser adaptativo e intelixente, a rotación do proceso é desencadeada polos sinais dos sensores".
Non obstante, hai un problema fundamental, di Järveläinen, “e é a falta de comprensión por parte dos clientes sobre como integrar estes diferentes sensores nos seus procesos. A maioría das empresas non teñen expertos en sensores". Actualmente, o camiño a seguir require que os fabricantes de sensores e os clientes intercambien información de ida e volta. Organizacións como AZL, DLR (Augsburgo, Alemaña) e NCC están a desenvolver coñecementos multisensores.Sause dixo que hai grupos dentro de UNA, así como spin-off. empresas que ofrecen servizos de integración de sensores e xemelgos dixitais. Engadiu que a rede de produción de IA de Augsburg alugou unha instalación de 7.000 metros cadrados para este fin, "ampliando O proxecto de desenvolvemento de CosiMo a un alcance moi amplo, incluíndo células de automatización vinculadas, onde os socios industriais poden colocar máquinas, executar proxectos e aprender a integrar novas solucións de IA.
Carapappas dixo que a demostración do sensor dieléctrico de Meggitt no NCC foi só o primeiro paso para iso. "En definitiva, quero supervisar os meus procesos e fluxos de traballo e introducilos no noso sistema ERP para saber de antemán que compoñentes fabricar, que persoas teño que facer. necesidade e que materiais pedir. Desenvólvese a automatización dixital".
Benvido ao SourceBook en liña, que corresponde á edición impresa anual da SourceBook Composites Industry Buyer's Guide de CompositesWorld.
Spirit AeroSystems implementa o deseño intelixente de Airbus para a fuselaxe central do A350 e as espadas dianteiras en Kingston, Carolina do Norte
Hora de publicación: 20-mai-2022
