Тұрақтылыққа ұмтылу үшін сенсорлар цикл уақытын, энергияны пайдалануды және қалдықтарды қысқартады, тұйық циклді басқаруды автоматтандырады және білімді арттырады, ақылды өндіріс пен құрылымдар үшін жаңа мүмкіндіктер ашады.#сенсорлар #тұрақтылық #SHM
Сол жақтағы датчиктер (жоғарыдан төмен): жылу ағыны (TFX), құймадағы диэлектриктер (Lambient), ультрадыбыстық (Аугсбург университеті), бір рет қолданылатын диэлектриктер (синтезиттер) және пеннилер мен термопарлар арасындағы Microwire (AvPro). Графиктер (жоғарыдан, сағат тілімен: Колло-иондық тұтқырлыққа (CIV) қарсы колло диэлектрлік тұрақтысы (CP), уақытқа қарсы шайыр кедергісі (Синтезиттер) және электромагниттік сенсорларды (CosiMo жобасы, DLR ZLP, Аугсбург университеті) пайдалана отырып имплантацияланған капролактам преформаларының сандық моделі.
Жаһандық индустрия COVID-19 індетінен шығуын жалғастырғандықтан, ол қалдықтарды және ресурстарды (мысалы, энергия, су және материалдар) тұтынуды азайтуды талап ететін тұрақтылыққа басымдық беруге көшті. Нәтижесінде, өндіріс тиімдірек және ақылдырақ болуы керек. .Бірақ бұл ақпарат қажет. Композиттер үшін бұл деректер қайдан келеді?
CW компаниясының 2020 жылғы Composites 4.0 мақалалар сериясында сипатталғандай, бөлшектердің сапасы мен өндірісін жақсарту үшін қажетті өлшемдерді және сол өлшемдерге қол жеткізу үшін қажетті сенсорларды анықтау ақылды өндірістегі алғашқы қадам болып табылады. 2020 және 2021 жылдары CW сенсорлар — диэлектрик туралы хабарлады. сенсорлар, жылу ағынының сенсорлары, талшықты-оптикалық сенсорлар және ультрадыбыстық және электромагниттік толқындарды пайдаланатын контактісіз сенсорлар, сондай-ақ олардың мүмкіндіктерін көрсететін жобалар (CW онлайн сенсорлық мазмұн жинағын қараңыз). Бұл мақала композиттік құрылғыларда қолданылатын сенсорларды талқылау арқылы осы есеп негізінде жасалған. материалдар, олардың уәде етілген артықшылықтары мен қиындықтары және әзірленіп жатқан технологиялық ландшафт. Атап айтқанда, композиттер индустриясында көшбасшы ретінде қалыптасып келе жатқан компаниялар қазірдің өзінде бұл кеңістікті зерттеп, шарлауда.
CosiMo-дағы сенсорлық желі 74 сенсордан тұратын желі – оның 57-і Аугсбург университетінде жасалған ультрадыбыстық сенсорлар (оң жақта көрсетілген, қалыптың жоғарғы және төменгі бөліктеріндегі ашық көк нүктелер) – T-RTM үшін Lid демонстраторы үшін пайдаланылады. Термопластикалық композиттік батареяларға арналған CosiMo жобасы қалыптау. Сурет несиесі: CosiMo жобасы, DLR ZLP Аугсбург, Аугсбург университеті
№1 мақсат: ақшаны үнемдеңіз. The CW-тің 2021 жылдың желтоқсан айындағы блогында «Композиттік процесті оңтайландыру және басқару үшін арнайы ультрадыбыстық сенсорлар» CosiMo үшін 74 сенсордан тұратын желіні әзірлеу бойынша Аугсбург университетінде (UNA, Аугсбург, Германия) жұмысты сипаттайды. EV аккумуляторының қақпағын демонстрациялау жобасы (ақылды тасымалдаудағы композициялық материалдар). Бөлшек капролактам мономерін in situ полиамидті 6 (PA6) композитіне полимерлендіретін термопластикалық шайыр беру қалыптау (T-RTM) арқылы жасалған. Маркус Саусе, профессор. UNA-да және Аугсбургтегі UNA-ның жасанды интеллект (AI) өндірістік желісінің басшысы сенсорлардың неге соншалықты маңызды екенін түсіндіреді: «Біз ұсынатын ең үлкен артықшылық - өңдеу кезінде қара жәшіктің ішінде не болып жатқанын визуализациялау. Қазіргі уақытта өндірушілердің көпшілігінде бұған жету үшін шектеулі жүйелер бар. Мысалы, үлкен аэроғарыш бөлшектерін жасау үшін шайыр инфузиясын пайдаланған кезде олар өте қарапайым немесе арнайы сенсорларды пайдаланады. Егер инфузия процесі дұрыс болмаса, сізде негізінен үлкен сынықтар бар. Бірақ егер сізде өндіріс процесінде ненің дұрыс еместігін және неліктен дұрыс емес екенін түсіну үшін шешім шешімдері болса, оны түзеп, түзете аласыз, бұл сізге көп ақша үнемдей алады».
Термопаралар автоклавта немесе пеште қатайту кезінде композиттік ламинаттардың температурасын бақылау үшін ондаған жылдар бойы қолданылған «қарапайым немесе арнайы сенсордың» мысалы болып табылады. Олар тіпті пештердегі температураны бақылау үшін немесе композиттік жөндеу патчтарын емдеу үшін көрпелерді қыздыру үшін қолданылады. термиялық байланыстырғыштар. Шайыр өндірушілері уақыт пен температурадағы шайырдың тұтқырлығының өзгеруін бақылау үшін зертханада әртүрлі сенсорларды пайдаланады, ол қатайтатын рецептураларды жасайды. Дегенмен пайда болып жатқан нәрсе - өндіріс процесін in situ негізінде визуализациялай алатын және басқара алатын сенсорлық желі. бірнеше параметрлер (мысалы, температура мен қысым) және материалдың күйі (мысалы, тұтқырлық, агрегация, кристалдану).
Мысалы, CosiMo жобасы үшін әзірленген ультрадыбыстық сенсор ультрадыбыстық тексеру сияқты принциптерді пайдаланады, ол дайын композиттік бөлшектерді бұзбайтын сынаудың (NDI) негізгі тірегі болды. Петрос Карапапас, Meggitt (Лофборо, Ұлыбритания) компаниясының бас инженері, «Біздің мақсатымыз цифрлық өндіріске көшкен кезде болашақ компоненттерді өндірістен кейінгі тексеруге кететін уақыт пен еңбекті барынша азайту» деді. Материалдар орталығы (NCC, Бристоль, Ұлыбритания) Крэнфилд университетінде (Крэнфилд, Ұлыбритания) әзірленген сызықтық диэлектрлік датчикті пайдаланып, RTM кезінде Solvay (Альфаретта, GA, АҚШ) EP 2400 сақинасының мониторингін көрсету үшін ынтымақтастығы Коммерциялық ұшақ қозғалтқышының жылу алмастырғышына арналған ұзындығы 1,3 м, ені 0,8 м және тереңдігі 0,4 м композициялық қабық. «Өнімділігі жоғарырақ үлкен жинақтарды қалай жасауға болатынын қарастырғандықтан, біз барлық дәстүрлі өңдеуден кейінгі тексерулерді және әр бөлікті сынау », - деді Карапапас. «Дәл қазір біз осы RTM бөліктерінің жанында сынақ панельдерін жасаймыз, содан кейін емдеу циклін тексеру үшін механикалық сынақтан өткіземіз. Бірақ бұл сенсормен бұл қажет емес ».
Collo зонды бояу араластыратын ыдысқа (жоғарғы жағындағы жасыл шеңбер) батырылған, бұл араластырудың аяқталғанын анықтау үшін уақыт пен энергияны үнемдейді. Сурет несиесі: ColloidTek Oy
ColloidTek Oy (Коло, Тампере, Финляндия) компаниясының бас директоры және негізін қалаушы Матти Ярвеляйнен: «Біздің мақсатымыз басқа зертханалық құрылғы болу емес, өндіріс жүйелеріне назар аудару», - дейді. мономерлер, шайырлар немесе желімдер сияқты кез келген сұйықтықтың «саусақ ізін» өлшеу үшін электромагниттік өріс (ЭМӨ) сенсорларының, сигналды өңдеудің және деректерді талдаудың комбинациясы .«Біз ұсынатын нәрсе нақты уақытта тікелей кері байланысты қамтамасыз ететін жаңа технология, сондықтан сіз процессіңіздің шын мәнінде қалай жұмыс істеп жатқанын жақсырақ түсініңіз және ақаулар орын алған кезде әрекет етеді», - дейді Ярвелейнен. «Біздің сенсорлар нақты уақыттағы деректерді процессті оңтайландыруға мүмкіндік беретін реологиялық тұтқырлық сияқты түсінікті және әрекет етуге болатын физикалық шамаларға түрлендіреді. Мысалы, араластыру уақытын қысқартуға болады, себебі араластыру аяқталғанын анық көруге болады. Сондықтан Сіз өнімділікті арттыра аласыз, энергияны үнемдей аласыз және оңтайландырылмаған өңдеумен салыстырғанда сынықтарды азайта аласыз.
№2 мақсат: Процесс білімін және визуализациясын арттыру. Агрегация сияқты процестер үшін Джарвеляйнен былай дейді: «Сіз жай суреттен көп ақпаратты көрмейсіз. Сіз жай ғана үлгі алып, зертханаға кіріп, бірнеше минут немесе бірнеше сағат бұрын қандай болғанын қарап жатырсыз. Бұл тас жолда жүру сияқты, әр сағат сайын көзіңізді бір минутқа ашыңыз және жолдың қайда бара жатқанын болжауға тырысыңыз ». Sause келіседі, CosiMo-да әзірленген сенсорлық желі «бізге процесс пен материалдық мінез-құлықтың толық бейнесін алуға көмектеседі. Біз процесте бөлік қалыңдығының өзгеруіне немесе көбік өзегі сияқты біріктірілген материалдарға жауап ретінде жергілікті әсерлерді көре аламыз. Біз не істеуге тырысамыз - бұл қалыпта не болып жатқаны туралы ақпарат беру. Бұл бізге ағынның фронтының пішіні, әрбір жарты уақыттың келуі және әрбір сенсор орнындағы біріктіру дәрежесі сияқты әртүрлі ақпаратты анықтауға мүмкіндік береді.
Collo эпоксидті желімдер, бояулар және тіпті сыра өндірушілерімен өндірілген әрбір партия үшін технологиялық профильдер жасау үшін жұмыс істейді. Енді әрбір өндіруші өз процесінің динамикасын көре алады және партиялар спецификациядан тыс болғанда араласу туралы ескертулермен оңтайландырылған параметрлерді орната алады. Бұл көмектеседі. тұрақтандыру және сапасын арттыру.
CosiMo бөлігіндегі (инъекцияға арналған кіреберіс орталықтағы ақ нүкте) уақыт функциясы ретіндегі ағынның алдыңғы бейнесі, қалыптағы сенсорлық желідегі өлшеу деректеріне негізделген. Сурет несиесі: CosiMo жобасы, DLR ZLP Аугсбург, Университет Аугсбург
«Мен қорапты ашпастан, одан кейін не болатынын білгім келеді», - дейді Меггитттің Карапапас.» Біз Крэнфилдтің диэлектрлік сенсорларын пайдаланып әзірлеген өнімдер бізге жердегі процесті көруге мүмкіндік берді және біз де алдық. шайырдың қатаюын тексеру үшін». Төменде сипатталған датчиктердің барлық алты түрін (толық тізім емес, тек шағын таңдау, жеткізушілер де) пайдалану қатаю/полимерлену және шайыр ағынын бақылай алады. Кейбір сенсорлардың қосымша мүмкіндіктері бар, ал біріктірілген сенсор түрлері бақылау және визуализация мүмкіндіктерін кеңейте алады. композитті қалыптау кезінде. Бұл Кистлер (Винтертур, Швейцария) ұсынған температура мен қысымды өлшеу үшін ультрадыбыстық, диэлектрлік және пьезорезистивті режимдегі датчиктерді пайдаланған CosiMo кезінде көрсетілді.
№3 мақсат: Цикл уақытын қысқарту. Collo сенсорлары екі бөлікті жылдам қататын эпоксидтің біркелкілігін өлшей алады, өйткені A және B бөліктері RTM кезінде және осындай сенсорлар орналастырылған пішіндегі әрбір жерде араласып, айдалады. Бұл қосуға көмектеседі. Urban Air Mobility (UAM) сияқты қолданбалар үшін жылдамырақ қататын шайырлар, бұл RTM6 сияқты қазіргі бір бөлікті эпоксидтермен салыстырғанда жылдам емдеу циклдерін қамтамасыз етеді.
Collo сенсорлары сонымен қатар эпоксидті газсыздандырылған, инъекцияланған және өңделетін және әрбір процесс аяқталған кезде бақылай және визуализациялай алады. Өңделетін материалдың нақты күйіне негізделген өңдеуді және басқа процестерді (дәстүрлі уақыт пен температура рецептураларына қарсы) материал күйін басқару деп атайды. (MSM). AvPro (Норман, Оклахома, АҚШ) сияқты компаниялар бөлшектердің материалдары мен процестеріндегі өзгерістерді бақылау үшін ондаған жылдар бойы MSM іздейді, өйткені ол шыныға өту температурасы (Tg), тұтқырлық, полимерлену және/немесе арнайы мақсаттарды көздейді. кристалдану .Мысалы, датчиктер желісі және CosiMo жүйесіндегі цифрлық талдау RTM престі және пішінді қыздыруға қажетті ең аз уақытты анықтау үшін пайдаланылды және максималды полимерленудің 96% 4,5 минутта қол жеткізілгенін анықтады.
Lambient Technologies (Cambridge, MA, АҚШ), Netzsch (Selb, Германия) және Synthesites (Uccle, Бельгия) сияқты диэлектрлік сенсор жеткізушілері де цикл уақытын қысқарту қабілетін көрсетті. Синтезитердің ҒЗТКЖ жобасы композиттер өндірушілерімен Hutchinson (Париж, Франция) ) және Bombardier Belfast (қазіргі Spirit AeroSystems (Белфаст, Ирландия)) Optimold деректер жинау құрылғысы және Optiview бағдарламалық құралы арқылы шайырға төзімділік пен температураны нақты уақытта өлшеуге негізделгенін хабарлайды. нақты уақытта, сондықтан олар емдеу циклін қашан тоқтату керектігін шеше алады», - деп түсіндіреді Никос Пантелелис, Synthesites директоры. «Оларға қажеттен ұзағырақ тасымалдау циклін аяқтау үшін күтудің қажеті жоқ. Мысалы, RTM6 үшін дәстүрлі цикл 180°C температурада 2 сағаттық толық емдеу болып табылады. Кейбір геометрияларда мұны 70 минутқа дейін қысқартуға болатынын көрдік. Бұл INNOTOOL 4.0 жобасында да көрсетілді («Жылу ағынының сенсорларымен RTM жеделдету» бөлімін қараңыз), мұнда жылу ағынының сенсорын пайдалану RTM6 емдеу циклін 120 минуттан 90 минутқа дейін қысқартты.
№4 мақсат: Бейімделу процестерін тұйық циклді басқару. CosiMo жобасы үшін композиттік бөлшектерді өндіру кезінде тұйық циклді басқаруды автоматтандыру соңғы мақсат болып табылады. Бұл CW жылы хабарлаған ZAero және iComposite 4.0 жобаларының мақсаты болып табылады. 2020 (30-50% шығынды азайту). Бұл әртүрлі процестерді қамтитынын ескеріңіз – жылдам қататын эпоксидті (iComposite 4.0) RTM үшін CosiMo жүйесінде жоғары қысымды T-RTM-мен салыстырғанда препрег таспасын (ZAero) автоматтандырылған орналастыру және талшықты бүріккіш алдын ала қалыптау. осы жобалардың ішінде процесті имитациялау және дайын бөліктің нәтижесін болжау үшін сандық үлгілері мен алгоритмдері бар сенсорларды пайдаланады.
Процесті басқаруды бірқатар қадамдар ретінде қарастыруға болады, деп түсіндірді Саузе. Бірінші қадам сенсорлар мен технологиялық жабдықты біріктіру, деді ол, «қара жәшікте не болып жатқанын және қолданылатын параметрлерді визуализациялау. Басқа бірнеше қадамдар, мүмкін, жабық циклды басқарудың жартысы, араласу, процесті реттеу және қабылданбаған бөліктердің алдын алу үшін тоқтату түймесін баса алады. Соңғы қадам ретінде сіз автоматтандыруға болатын цифрлық егізді жасай аласыз, бірақ сонымен бірге машиналық оқыту әдістеріне инвестиция қажет. CosiMo-да бұл инвестиция датчиктерге деректерді цифрлық егізге беруге мүмкіндік береді, Edge талдауы (орталық деректер репозиторийінен алынған есептеулерге қарсы өндіріс желісінің шетінде орындалатын есептеулер) содан кейін ағынның алдыңғы динамикасын, тоқыма дайындамасына талшық көлемінің мазмұнын болжау үшін пайдаланылады. және ықтимал құрғақ дақтар."Ең дұрысы, процесте жабық циклды басқаруды және баптауды қосу үшін параметрлерді орнатуға болады", - деді Саузе."Бұлар инъекция қысымы, қалып қысымы және температура сияқты параметрлерді қамтиды. Сіз бұл ақпаратты материалыңызды оңтайландыру үшін де пайдалана аласыз».
Бұл ретте компаниялар процестерді автоматтандыру үшін сенсорларды пайдаланады. Мысалы, Synthesites инфузия аяқталған кезде шайыр кірісін жабу немесе мақсатты емдеуге қол жеткізілген кезде жылу прессін қосу үшін жабдықпен сенсорларды біріктіру үшін тұтынушыларымен жұмыс істейді.
Järveläinen әрбір пайдалану жағдайына қай сенсор жақсырақ екенін анықтау үшін «сіз материал мен процесте қандай өзгерістерді бақылағыңыз келетінін түсінуіңіз керек, содан кейін сізде анализатор болуы керек» деп атап өтеді. Талдаушы сұраушы немесе деректерді жинау блогы жинаған деректерді алады. өңделмеген деректерді және оны өндіруші пайдалана алатын ақпаратқа түрлендіру.» Сіз шынымен сенсорларды біріктіретін көптеген компанияларды көресіз, бірақ олар деректермен ештеңе істемейді», - деді Саузе. Қажетті нәрсе, ол түсіндірді: деректерді жинау, сондай-ақ деректерді өңдеу мүмкіндігі үшін деректерді сақтау архитектурасы.
«Түпкілікті пайдаланушылар тек өңделмеген деректерді көргісі келмейді», - дейді Ярвелейнен. «Олар «Процесс оңтайландырылған ба?» дегенді білгісі келеді». Келесі қадам қашан жасалуы мүмкін?» Бұл әрекетті орындау үшін бірнеше сенсорларды біріктіру керек. талдау үшін, содан кейін процесті жылдамдату үшін машиналық оқытуды пайдаланыңыз ». Collo және CosiMo командасы қолданатын бұл шеткі талдау және машиналық оқыту әдісіне тұтқырлық карталары, шайыр ағынының фронтының сандық үлгілері арқылы қол жеткізуге болады және ақырында процесс параметрлері мен машиналарды басқару мүмкіндігі визуалды түрде көрсетіледі.
Optimold — Synthesites компаниясы өзінің диэлектрлік сенсорлары үшін әзірлеген анализатор. Synthesites' Optiview бағдарламалық құралымен басқарылатын Optimold құрылғысы шайыр күйін бақылау үшін нақты уақыттағы графиктерді есептеу және көрсету үшін температура мен шайырға төзімділік өлшемдерін пайдаланады, соның ішінде араластыру қатынасы, химиялық қартаю, тұтқырлық, Tg және қатаю дәрежесі. Оны препрег және сұйық қалыптау процестерінде пайдалануға болады. Ағынды бақылау үшін Optiflow бөлек қондырғысы пайдаланылады. Синтезиттер сонымен қатар қалыпта немесе бөлікте қатайту сенсорын қажет етпейтін, оның орнына қатайту тренажерін әзірледі. осы анализатор құрылғысындағы температура сенсоры және шайыр/прег үлгілері. «Біз жел турбинасының қалақшаларын өндіру үшін инфузия және желімдеу үшін осы заманауи әдісті қолданамыз», - деді Никос Пантелелис, Synthesites директоры.
Синтездеу процесін басқару жүйелері сенсорларды, Optiflow және/немесе Optimold деректер жинау қондырғыларын және OptiView және/немесе Online Resin Status (ORS) бағдарламалық құралын біріктіреді. Сурет несиесі: Синтезиттер, CW өңдеген.
Сондықтан сенсор жеткізушілерінің көпшілігі өздерінің анализаторларын әзірледі, олардың кейбіреулері машиналық оқытуды пайдаланады, ал кейбіреулері жоқ. Бірақ композиттік өндірушілер де өздерінің жеке жүйелерін жасай алады немесе дайын құралдарды сатып алып, оларды нақты қажеттіліктерді қанағаттандыру үшін өзгерте алады. Дегенмен, анализатор мүмкіндігі Бір ғана факторды ескеру керек. Басқа да көп.
Қай сенсорды қолдану керектігін таңдау кезінде контакт маңызды мәселе болып табылады. Датчик материалмен, сұраушымен немесе екеуімен де байланыста болуы қажет болуы мүмкін. Мысалы, жылу ағыны мен ультрадыбыстық сенсорларды RTM қалыпқа 1-20 мм қашықтықта салуға болады. беті – дәл бақылау қалыптағы материалмен жанасуды қажет етпейді.Ультрадыбыстық датчиктер пайдаланылатын жиілікке байланысты әртүрлі тереңдіктегі бөлшектерді де сұрай алады.Collo электромагниттік сенсорлары сонымен қатар сұйықтықтардың немесе бөліктердің тереңдігін оқи алады – 2-10 см, байланысты жауап алу жиілігі бойынша – және металл емес ыдыстар немесе шайырмен жанасатын құралдар арқылы.
Дегенмен, магниттік микросымдар («Композиттер ішіндегі температура мен қысымды контактісіз бақылау» бөлімін қараңыз) қазіргі уақытта 10 см қашықтықта композиттерді сұрауға қабілетті жалғыз датчиктер болып табылады. Себебі ол сенсордан жауап алу үшін электромагниттік индукцияны пайдаланады. композиттік материалға енгізілген. Жабысқақ қабатқа енгізілген AvPro компаниясының ThermoPulse микросымды сенсоры байланыстыру процесі кезінде температураны өлшеу үшін қалыңдығы 25 мм көміртекті талшықты ламинат арқылы сұралды. Микросымдардың түкті диаметрі 3-70 микрон болғандықтан, олар композиттік немесе байланыс өнімділігіне әсер етпейді. 100-200 микроннан сәл үлкенірек диаметрлерде талшықты-оптикалық сенсорларды құрылымдық қасиеттерін нашарлатпай ендіріп қоюға болады. Дегенмен, өлшеу үшін жарықты пайдаланатындықтан, талшықты-оптикалық сенсорларда сымды қосылым болуы керек. сұраушы.Сол сияқты, диэлектрлік сенсорлар шайырдың қасиеттерін өлшеу үшін кернеуді пайдаланатындықтан, олар да сұраушыға қосылуы керек және көпшілігі бақылап отырған шайырмен байланыста болуы керек.
Collo Probe (жоғарғы) сенсорын сұйықтықтарға батыруға болады, ал Collo Plate (төменгі жағында) ыдыстың/араластыратын ыдыстың немесе технологиялық құбырлардың/беру желісінің қабырғасына орнатылған.Сурет кредиті: ColloidTek Oy
Датчиктің температуралық мүмкіндігі тағы бір маңызды мәселе болып табылады. Мысалы, дайын ультрадыбыстық сенсорлардың көпшілігі әдетте 150 ° C-қа дейінгі температурада жұмыс істейді, бірақ CosiMo-дағы бөліктер 200 ° C-тан жоғары температурада құрылуы керек. Сондықтан, UNA осы мүмкіндігі бар ультрадыбыстық сенсорды құрастыруға тура келді. Lambient бір реттік диэлектрлік датчиктері 350°C-қа дейінгі бөліктерде пайдалануға болады, ал оның қайта пайдалануға болатын пішіндегі сенсорлары 250°C-қа дейін пайдалануға болады. RVmagnetics (Кошице, Словакия) әзірледі. оның 500°C температурада қатаюға төтеп бере алатын композиттік материалдарға арналған микросымды сенсоры. Collo сенсорының технологиясында температураның теориялық шегі болмағанымен, Collo Plate үшін шыңдалған шыны қалқан және Collo зондына арналған жаңа полиэтеркетон (PEEK) корпусының екеуі де сыналған. Järveläinen мәліметтері бойынша 150°C температурада үздіксіз жұмыс істеу үшін. Сонымен бірге, PhotonFirst (Алкмаар, Нидерланды) SuCoHS жобасына арналған талшықты-оптикалық сенсорының жұмыс температурасын 350°C қамтамасыз ету үшін тұрақты және құнын қамтамасыз ету үшін полиимидті жабынды пайдаланды. тиімді жоғары температуралы композит.
Ескертуге болатын тағы бір фактор, әсіресе орнату үшін, сенсор бір нүктеде өлшенеді ме, әлде бірнеше сезімтал нүктелері бар сызықтық сенсор ма. Мысалы, Com&Sens (Eke, Бельгия) талшықты-оптикалық сенсорлардың ұзындығы 100 метрге дейін болуы мүмкін кем дегенде 1 см аралығы бар 40 талшықты Bragg торының (FBG) датчик нүктелеріне дейін. Бұл сенсорлар 66 метрлік композиттік көпірлердің құрылымдық денсаулығын бақылау (SHM) және үлкен көпір палубаларын құю кезінде шайыр ағынын бақылау үшін қолданылған. Орнату мұндай жобаға арналған жеке нүктелік сенсорлар көп санды датчиктерді және орнату уақытының көптігін талап етеді.NCC және Крэнфилд университеті өздерінің сызықтық диэлектрлік сенсорлары үшін ұқсас артықшылықтарды мәлімдейді. Lambient, Netzsch және Synthesites ұсынған бір нүктелі диэлектрлік сенсорлармен салыстырғанда, « Сызықтық сенсор арқылы біз шайыр ағынын ұзындығы бойынша үздіксіз бақылай аламыз, бұл бөлікке немесе құралға қажетті сенсорлардың санын айтарлықтай азайтады.
Талшықты-оптикалық сенсорларға арналған AFP NLR Арнайы блок Coriolis AFP басының 8-ші арнасына төрт талшықты-оптикалық сенсор массивін жоғары температуралы, көміртекті талшықты күшейтілген композиттік сынақ тақтасына орналастыру үшін біріктірілген. Сурет несиесі: SuCoHS Project, NLR
Сызықтық датчиктер орнатуларды автоматтандыруға да көмектеседі. SuCoHS жобасында Royal NLR (Нидерланды аэроғарыш орталығы, Маркнессе) төрт массивті (Queven, Франция) енгізу үшін Coriolis Composites компаниясының 8-арнасының автоматтандырылған талшықты орналастыру (AFP) басшысына біріктірілген арнайы блокты әзірледі ( бөлек талшықты-оптикалық желілер), әрқайсысында 5-6 FBG сенсоры бар (PhotonFirst барлығы 23 сенсорды ұсынады) көміртекті талшықты сынақ панельдерінде. RVmagnetics микросымды датчиктерді пультрленген GFRP арматурасына орналастырды.»Сымдар үзіліссіз [1-4 см. көптеген композиттік микросымдар үшін ұзақ], бірақ арматура өндірілген кезде автоматты түрде үздіксіз орналастырылады », - деді RVmagnetics негізін қалаушы Ратислав Варга. «Сізде 1 км микросымы бар микросым бар. жіптен жасалған катушкалар және арматураның жасалу тәсілін өзгертпей, оны арматура өндірісіне жіберіңіз». Сонымен қатар, Com&Sens қысымды ыдыстарға жіптерді орау процесінде талшықты-оптикалық сенсорларды енгізу үшін автоматтандырылған технологиямен жұмыс істеуде.
Көміртекті талшық электр тогын өткізу қабілетіне байланысты диэлектрлік датчиктермен проблемалар тудыруы мүмкін. Диэлектрлік сенсорлар бір-біріне жақын орналасқан екі электродты пайдаланады. «Егер талшықтар электродтарды көпірдесе, олар сенсорды қысқа тұйықтайды», - деп түсіндіреді Lambient негізін қалаушы Хуан Ли. Бұл жағдайда сүзгіні пайдаланыңыз."Сүзгі шайырға сенсорларды өткізуге мүмкіндік береді, бірақ оларды көміртекті талшықтан оқшаулайды." Крэнфилд университеті мен NCC әзірлеген сызықтық диэлектрлік сенсор басқа тәсілді пайдаланады, оның ішінде екі бұралған жұп мыс сымдар. Кернеу қолданылғанда, шайыр кедергісін өлшеу үшін қолданылатын сымдар арасында электромагниттік өріс пайда болады. Сымдар қапталған. электр өрісіне әсер етпейтін, бірақ көміртекті талшықтың тұйықталуын болдырмайтын оқшаулағыш полимермен.
Әрине, құны да мәселе болып табылады. Com&Sens бір FBG сенсорлық нүктесінің орташа құны 50-125 еуроны құрайтынын айтады, ол партиялармен пайдаланылса, шамамен 25-35 еуроға дейін төмендеуі мүмкін (мысалы, 100 000 қысымды ыдыстар үшін).(Бұл композиттік қысымды ыдыстардың ағымдағы және болжамды өндірістік қуатының бір бөлігі ғана, CW-ның сутегі туралы 2021 жылғы мақаласын қараңыз.) Меггитттің Карапапас FBG сенсорлары бар талшықты-оптикалық желілерге орташа есеппен £250/сенсор (≈300€/датчик) ұсыныстар алғанын айтады, сұраушының құны шамамен £10,000 (€12,000). «Біз сынаған сызықтық диэлектрлік сенсор сөреден сатып алуға болатын қапталған сым сияқты болды», - деп қосты ол. «Біз қолданатын сұраушы», - деп қосады оқырман Алекс Скордос ( аға ғылыми қызметкер) Крэнфилд университетінің композиттік процестер туралы ғылымы бойынша «импеданс анализаторы өте дәл және кем дегенде £30 000 [≈ € 36 000] тұрады, бірақ NCC негізінен дайын емес сауалнамалардан тұратын әлдеқайда қарапайым сұрау құралын пайдаланады. Advise Deta коммерциялық компаниясының модульдері [Бедфорд, Ұлыбритания]. Synthesites € 1 190 еуроны қалыптағы сенсорлар үшін және € 20 бір рет қолданылатын/бөлік датчиктер үшін еурода Optiflow € 3 900 еуроға және Optimold 7 200 еуроға бағаланады, бірнеше анализатор қондырғыларына жеңілдіктер артады. Бұл бағаларға Optiview бағдарламалық құралы және кез келген қажетті қолдау, деді Пантелелис, жел пышақ өндірушілері циклына 1,5 сағатты үнемдейтінін, айына бір желіге қалақтарды қосатынын және энергияны пайдалануды 20 пайызға азайтатынын, инвестицияның қайтарымы төрт айға ғана болатынын айтты.
Датчиктерді пайдаланатын компаниялар композиттер 4.0 цифрлық өндірісі дамыған сайын артықшылыққа ие болады. Мысалы, Грегуар Бодуин, Com&Sens бизнесті дамыту жөніндегі директоры: «Қысыммен жұмыс істейтін ыдыстарды өндірушілер салмақты, материалды пайдалануды және құнын азайтуға тырысқанда, олар біздің сенсорларды негіздеу үшін пайдалана алады. олардың конструкцияларын және 2030 жылға қарай қажетті деңгейге жеткенде өндірісті бақылайды. Жіпті орау және қатайту кезінде қабаттардағы кернеу деңгейін бағалау үшін пайдаланылатын дәл сол сенсорлар мыңдаған жанармай құю циклдары кезінде резервуардың тұтастығын бақылай алады, қажетті техникалық қызмет көрсетуді болжайды және дизайн соңында қайта куәландырады. өмір. Біз жасай аламыз Сандық егіз деректер пулы өндірілген әрбір композиттік қысымды ыдыс үшін қамтамасыз етілген және шешім спутниктерге де әзірленуде ».
Сандық егіздерді және ағындарды қосу Com&Sens құрастырылған әрбір бөліктің (сол жақта) сандық егізін қолдайтын сандық ID карталарын қолдау үшін дизайн, өндіріс және қызмет көрсету (оң жақта) арқылы сандық деректер ағынын қамтамасыз ету үшін өзінің талшықты-оптикалық сенсорларын пайдалану үшін композиттер өндірушісімен жұмыс істейді. Сурет несиесі: Com&Sens және 1-сурет, В. Сингх, К. Вилкокстың «Сандық жіптермен инженерия».
Осылайша, сенсор деректері сандық егізді, сондай-ақ дизайнды, өндірісті, қызмет көрсету операцияларын және ескіруді қамтитын сандық ағынды қолдайды. Жасанды интеллект пен машиналық оқытуды қолдану арқылы талданған кезде, бұл деректер өнімділік пен тұрақтылықты жақсартып, дизайн мен өңдеуге кері қайтарылады. сондай-ақ жеткізу тізбегінің бірге жұмыс істеу тәсілін өзгертті. Мысалы, желім өндірушісі Kiilto (Тампере, Финляндия) өз тұтынушыларына көп компонентті желім араластыру жабдығындағы A, B және т.б. компоненттердің арақатынасын бақылауға көмектесу үшін Collo сенсорларын пайдаланады.»Kiilto енді жеке тұтынушылар үшін желімдерінің құрамын реттей алады, - дейді Джарвеляйнен, - бірақ ол сонымен қатар Kiilto-ға шайырлардың тұтынушылардың процестерінде қалай әрекеттесетінін және тұтынушылардың өз өнімдерімен қалай әрекеттесетінін түсінуге мүмкіндік береді, бұл жеткізудің жасалу жолын өзгертеді. Тізбектер бірге жұмыс істей алады ».
OPTO-Light термопластикалық құйылған эпоксидті CFRP бөліктерінің қатаюын бақылау үшін Kistler, Netzsch және Synthesites сенсорларын пайдаланады. Сурет несиесі: AZL
Датчиктер сонымен қатар инновациялық жаңа материал мен технологиялық комбинацияларды қолдайды. CW компаниясының OPTO-Light жобасы туралы 2019 жылғы мақаласында сипатталған («Термопластикалық шамадан тыс қалыптау термосеттері, 2 минуттық цикл, бір батарея» қараңыз), AZL Aachen (Аахен, Германия) екі қадамды пайдаланады. бір To (UD) көміртекті талшықты/эпоксидті препрегті көлденең сығымдау процесі, содан кейін 30% қысқа шыны талшықты күшейтілген PA6 қабатымен құйылады. Ең бастысы, эпоксидте қалған реактивтілік термопластикпен байланысуға мүмкіндік беруі үшін препрегті ішінара емдеу болып табылады. .AZL инжекциялық қалыптауды оңтайландыру үшін Synthesites және Netzsch диэлектрлік сенсорлары бар Optimold және Netzsch DEA288 Epsilon анализаторларын және Kistler құймадағы сенсорлары мен DataFlow бағдарламалық құралын пайдаланады.”Сіз препрегті сығымдау арқылы қалыптау процесін терең түсінуіңіз керек, себебі сізге сенімді болу керек. Термопластикалық артық қалыптаумен жақсы байланысқа қол жеткізу үшін емдеу күйін түсініңіз», - деп түсіндіреді AZL зерттеуші инженері Ричард Шарес. «Болашақта процесс бейімделгіш және интеллектуалды болуы мүмкін, процестің айналуы сенсорлық сигналдар арқылы іске қосылады».
Дегенмен, іргелі мәселе бар, дейді Ярвелейнен, «бұл тұтынушылардың осы әртүрлі сенсорларды өз процестеріне қалай біріктіру керектігін түсінбеуі. Көптеген компанияларда сенсорлық мамандар жоқ». Қазіргі уақытта алға өту үшін сенсор өндірушілері мен тұтынушылары ақпарат алмасуды талап етеді. AZL, DLR (Аугсбург, Германия) және NCC сияқты ұйымдар көп сенсорлық сараптаманы дамытуда. Sause UNA-да топтар бар, сонымен қатар спин-офф бар екенін айтты. сенсорлық интеграцияны және сандық егіз қызметтерді ұсынатын компаниялар.Ол Аугсбург AI өндірістік желісі осы мақсат үшін 7000 шаршы метрлік нысанды жалға алғанын қосты, «CosiMo-ның даму жоспарын өте кең ауқымға, соның ішінде байланысқан автоматтандыру ұяшықтарына дейін кеңейтеді. машиналарды орналастырып, жобаларды іске қосып, жаңа AI шешімдерін біріктіруді үйрене алады.
Карапаппас Меггитттің NCC-тегі диэлектрлік датчикті көрсетуі осының алғашқы қадамы екенін айтты. «Ақырында, мен өзімнің процестерім мен жұмыс үрдістерімді бақылап, оларды ERP жүйемізге енгізгім келеді, осылайша мен қай құрамдас бөліктерді, қандай адамдарды өндіру керектігін алдын ала білгім келеді. қажет және қандай материалдарға тапсырыс беру керек. Цифрлық автоматтандыру дамып келеді».
SourceBook Composites Industry Сатып алушы нұсқаулығының CompositesWorld жыл сайынғы баспа басылымына сәйкес келетін онлайн SourceBook-қа қош келдіңіз.
Spirit AeroSystems Airbus Smart дизайнын Кингстондағы A350 орталығының фюзеляжіне және алдыңғы шпангоуттарына енгізеді.
Жіберу уақыты: 20.05.2022 ж
