En la recerca de la sostenibilitat, els sensors redueixen els temps de cicle, l'ús d'energia i els residus, automatitzen el control de processos en bucle tancat i augmenten el coneixement, obrint noves possibilitats per a la fabricació i les estructures intel·ligents. #sensors #sostenibilitat #SHM
Sensors de l'esquerra (de dalt a baix): flux de calor (TFX), dielèctrics en motlle (Lambient), ultrasons (Universitat d'Augsburg), dielèctrics d'un sol ús (Synthesites) i entre cèntims i termoparells Microwire (AvPro).Gràfics (superior, en el sentit de les agulles del rellotge): constant dielèctrica collo (CP) versus viscositat iònica collo (CIV), resistència de la resina en funció del temps (Síntesis) i model digital de preformes implantades de caprolactama mitjançant sensors electromagnètics (projecte CosiMo, DLR ZLP, Universitat d'Augsburg).
A mesura que la indústria global segueix sortint de la pandèmia de la COVID-19, ha passat a prioritzar la sostenibilitat, que requereix reduir els residus i el consum de recursos (com l'energia, l'aigua i els materials). Com a resultat, la fabricació ha de ser més eficient i intel·ligent. .Però això requereix informació. Per als compostos, d'on provenen aquestes dades?
Tal com es descriu a la sèrie d'articles 2020 Composites 4.0 de CW, definir les mesures necessàries per millorar la qualitat i la producció de les peces, i els sensors necessaris per aconseguir aquestes mesures, és el primer pas en la fabricació intel·ligent. Durant el 2020 i el 2021, CW va informar sobre els sensors: dielèctrics. sensors, sensors de flux de calor, sensors de fibra òptica i sensors sense contacte que utilitzen ones ultrasòniques i electromagnètiques, així com projectes que demostren les seves capacitats (vegeu el conjunt de continguts de sensors en línia de CW). Aquest article es basa en aquest informe discutint els sensors utilitzats en compostos. materials, els seus beneficis i reptes promesos, i el panorama tecnològic en desenvolupament. En particular, les empreses que s'estan convertint com a líders en la indústria dels compostos ja estan explorant i navegant per aquest espai.
Xarxa de sensors a CosiMo Una xarxa de 74 sensors, 57 dels quals són sensors ultrasònics desenvolupats a la Universitat d'Augsburg (mostrat a la dreta, punts blaus clars a les meitats superior i inferior del motlle) s'utilitzen per al demostrador de tapa per al T-RTM projecte CosiMo d'emmotllament per a bateries compostes termoplàstiques. Crèdit d'imatge: projecte CosiMo, DLR ZLP Augsburg, Universitat d'Augsburg
Objectiu núm. 1: estalviar diners. El bloc de desembre de 2021 de The CW, "Sensors ultrasònics personalitzats per a l'optimització i el control de processos compostos", descriu el treball a la Universitat d'Augsburg (UNA, Augsburg, Alemanya) per desenvolupar una xarxa de 74 sensors que Per al CosiMo projecte per fabricar un demostrador de coberta de bateries per a vehicles elèctrics (materials compostos en el transport intel·ligent). La peça es fabrica mitjançant un modelat per transferència de resina termoplàstica (T-RTM), que polimeritza in situ el monòmer de caprolactama en un compost de poliamida 6 (PA6). Markus Sause, professor a UNA i cap de la xarxa de producció d'intel·ligència artificial (IA) d'UNA a Augsburg, explica per què els sensors són tan importants: "El major avantatge que oferim és la visualització del que passa dins de la caixa negra durant el processament. Actualment, la majoria de fabricants tenen sistemes limitats per aconseguir-ho. Per exemple, utilitzen sensors molt senzills o específics quan utilitzen la infusió de resina per fer peces aeroespacials grans. Si el procés d'infusió va malament, bàsicament tens un gran tros de ferralla. Però si teniu una solució per entendre què va fallar en el procés de producció i per què, podeu solucionar-ho i corregir-lo, estalviant-vos molts diners".
Els termoparells són un exemple de "sensor simple o específic" que s'ha utilitzat durant dècades per controlar la temperatura dels laminats compostos durant el curat en autoclau o al forn. Fins i tot s'utilitzen per controlar la temperatura en forns o mantes escalfadores per curar pegats de reparació de compostos mitjançant enllaços tèrmics. Els fabricants de resines utilitzen una varietat de sensors al laboratori per controlar els canvis en la viscositat de la resina al llarg del temps i la temperatura per desenvolupar formulacions de cura. múltiples paràmetres (per exemple, temperatura i pressió) i l'estat del material (per exemple, viscositat, agregació, cristal·lització).
Per exemple, el sensor d'ultrasons desenvolupat per al projecte CosiMo utilitza els mateixos principis que la inspecció per ultrasons, que s'ha convertit en el pilar de les proves no destructives (NDI) de peces compostes acabades. Petros Karapapas, enginyer principal de Meggitt (Loughborough, Regne Unit), va dir: "El nostre objectiu és minimitzar el temps i la mà d'obra necessaris per a la inspecció de postproducció dels components futurs a mesura que avancem cap a la fabricació digital". Col·laboració del Materials Center (NCC, Bristol, Regne Unit) per demostrar el seguiment d'un anell EP 2400 de Solvay (Alpharetta, GA, EUA) durant RTM mitjançant un sensor dielèctric lineal desenvolupat a la Universitat de Cranfield (Cranfield, Regne Unit) Flux i curat d'oxiresina per a un Carcassa composta d'1,3 m de llarg, 0,8 m d'ample i 0,4 m de profunditat per a un intercanviador de calor de motor d'avions comercials. "Quan vam veure com fer conjunts més grans amb una productivitat més alta, no ens podíem permetre el luxe de fer totes les inspeccions tradicionals de postprocessament i provant cada part", va dir Karapapas. "Ara mateix, fem panells de prova al costat d'aquestes peces RTM i després fem proves mecàniques per validar el cicle de curació. Però amb aquest sensor, això no és necessari".
La Collo Probe es submergeix al recipient de barreja de pintura (cercle verd a la part superior) per detectar quan s'ha completat la barreja, estalviant temps i energia. Crèdit d'imatge: ColloidTek Oy
"El nostre objectiu no és ser un altre dispositiu de laboratori, sinó centrar-nos en els sistemes de producció", diu Matti Järveläinen, CEO i fundador de ColloidTek Oy (Kolo, Tampere, Finlàndia). combinació de sensors de camp electromagnètic (EMF), processament de senyal i anàlisi de dades per mesurar l'"empremta digital" de qualsevol líquid com monòmers, resines o adhesius. "El que oferim és una nova tecnologia que proporciona retroalimentació directa en temps real, perquè puguis entendre millor com funciona realment el vostre procés i reaccionar quan les coses van malament", diu Järveläinen. "Els nostres sensors converteixen dades en temps real en quantitats físiques comprensibles i accionables, com la viscositat reològica, que permeten l'optimització del procés. Per exemple, podeu escurçar els temps de barreja perquè podeu veure clarament quan s'ha completat la barreja. Per tant, amb You pot augmentar la productivitat, estalviar energia i reduir la ferralla en comparació amb un processament menys optimitzat".
Objectiu núm. 2: augmentar el coneixement i la visualització dels processos. Per a processos com l'agregació, Järveläinen diu: "No es veu gaire informació a partir d'una instantània. Només estàs prenent una mostra i entrant al laboratori i mirant com era fa minuts o hores. És com conduir per l'autopista, cada hora Obre els ulls durant un minut i intenta predir cap a on va la carretera.” Sause està d'acord, assenyalant que la xarxa de sensors desenvolupada a CosiMo "ens ajuda a tenir una imatge completa del procés i del comportament del material. Podem veure efectes locals en el procés, en resposta a variacions en el gruix de la part o materials integrats com el nucli d'escuma. El que estem intentant és proporcionar informació sobre què està passant realment al motlle. Això ens permet determinar informació diversa, com ara la forma del front de flux, l'arribada de cada temps parcial i el grau d'agregació a cada ubicació del sensor".
Collo treballa amb fabricants d'adhesius epoxi, pintures i fins i tot cervesa per crear perfils de procés per a cada lot produït. Ara cada fabricant pot visualitzar la dinàmica del seu procés i establir paràmetres més optimitzats, amb alertes per intervenir quan els lots estan fora de les especificacions. Això ajuda estabilitzar i millorar la qualitat.
Vídeo del front de flux en una peça CosiMo (l'entrada d'injecció és el punt blanc al centre) en funció del temps, basat en dades de mesura d'una xarxa de sensors en motlle. Crèdit d'imatge: projecte CosiMo, DLR ZLP Augsburg, Universitat de Augsburg
"Vull saber què passa durant la fabricació de peces, no obrir la caixa i veure què passa després", diu Karapapas de Meggitt. "Els productes que vam desenvolupar amb sensors dielèctrics de Cranfield ens van permetre veure el procés in situ i també vam poder per comprovar el curat de la resina". L'ús dels sis tipus de sensors que es descriuen a continuació (no una llista exhaustiva, només una petita selecció, proveïdors, també), pot controlar la curació/polimerització i el flux de resina. Alguns sensors tenen capacitats addicionals i els tipus de sensor combinats poden ampliar les possibilitats de seguiment i visualització. durant l'emmotllament compost. Això es va demostrar durant CosiMo, que va utilitzar sensors en mode ultrasònics, dielèctrics i piezoresistius per a mesures de temperatura i pressió per Kistler (Winterthur, Suïssa).
Objectiu núm. 3: reduir el temps del cicle. Els sensors Collo poden mesurar la uniformitat de l'epoxi de curat ràpid de dues parts, ja que les parts A i B es barregen i s'injecten durant la RTM i en tots els llocs del motlle on es col·loquen aquests sensors. Això podria ajudar a permetre resines de curació més ràpida per a aplicacions com la mobilitat aèria urbana (UAM), que proporcionarien cicles de curat més ràpids en comparació amb els epoxis d'una sola part actuals com RTM6.
Els sensors Collo també poden controlar i visualitzar l'epoxi que es desgasifica, s'injecta i es cura, i quan s'ha completat cada procés. El curat d'acabat i altres processos basats en l'estat real del material que s'està processant (en comparació amb les receptes tradicionals de temps i temperatura) s'anomena gestió de l'estat del material. (MSM). Empreses com AvPro (Norman, Oklahoma, EUA) han estat perseguint MSM durant dècades per fer un seguiment dels canvis en els materials i processos de les peces, ja que persegueix objectius específics de temperatura de transició vítrea (Tg), viscositat, polimerització i/o cristal·lització. Per exemple, es va utilitzar una xarxa de sensors i anàlisi digital a CosiMo per determinar el temps mínim necessari per escalfar la premsa i el motlle RTM i es va trobar que el 96% de la polimerització màxima s'aconseguia en 4,5 minuts.
Els proveïdors de sensors dielèctrics com Lambient Technologies (Cambridge, MA, EUA), Netzsch (Selb, Alemanya) i Synthesites (Uccle, Bèlgica) també han demostrat la seva capacitat per reduir els temps de cicle. Projecte d'R+D de Synthesites amb els fabricants de composites Hutchinson (París, França). ) i Bombardier Belfast (ara Spirit AeroSystems (Belfast, Irlanda)) informen que, basant-se en mesures en temps real de la resistència i la temperatura de la resina, a través de la seva unitat d'adquisició de dades Optimold i el programari Optiview es converteix en viscositat i Tg estimades. "Els fabricants poden veure el Tg. en temps real, perquè puguin decidir quan aturar el cicle de curat”, explica Nikos Pantelelis, director de Synthesites. “No han d'esperar per completar un cicle de transferència que sigui més llarg del necessari. Per exemple, el cicle tradicional per a RTM6 és un curat complet de 2 hores a 180 °C. Hem vist que això es pot escurçar a 70 minuts en algunes geometries. Això també es va demostrar al projecte INNOTOOL 4.0 (vegeu "Acceleració de RTM amb sensors de flux de calor"), on l'ús d'un sensor de flux de calor va escurçar el cicle de curació RTM6 de 120 minuts a 90 minuts.
Objectiu núm. 4: control de llaç tancat dels processos adaptatius. Per al projecte CosiMo, l'objectiu final és automatitzar el control de llaç tancat durant la producció de peces compostes. Aquest és també l'objectiu dels projectes ZAero i iComposite 4.0 informats per CW a 2020 (reducció de costos del 30 al 50%). Tingueu en compte que aquests impliquen diferents processos: col·locació automatitzada de cinta preimpregnada (ZAero) i preformat per polvorització de fibra en comparació amb T-RTM d'alta pressió a CosiMo per RTM amb epoxi de curat ràpid (iComposite 4.0). d'aquests projectes utilitzen sensors amb models digitals i algorismes per simular el procés i predir el resultat de la peça acabada.
El control del procés es pot pensar com una sèrie de passos, va explicar Sause. El primer pas és integrar sensors i equips de procés, va dir, “per visualitzar què passa a la caixa negra i els paràmetres a utilitzar. Els altres passos, potser la meitat del control de llaç tancat, són poder prémer el botó d'aturada per intervenir, ajustar el procés i evitar peces rebutjades. Com a pas final, podeu desenvolupar un bessó digital, que es pot automatitzar, però també requereix inversió en mètodes d'aprenentatge automàtic". A CosiMo, aquesta inversió permet als sensors introduir dades al bessó digital, l'anàlisi Edge (càlculs realitzats a la vora de la línia de producció versus càlculs d'un dipòsit central de dades) s'utilitza per predir la dinàmica del front de flux, el contingut de volum de fibra per preforma tèxtil. i possibles punts secs. "Idealment, podeu establir paràmetres per permetre el control i l'ajustament de bucle tancat en el procés", va dir Sause. "Aquests inclouran paràmetres com la pressió d'injecció, la pressió del motlle i la temperatura. També podeu utilitzar aquesta informació per optimitzar el vostre material".
En fer-ho, les empreses estan utilitzant sensors per automatitzar els processos. Per exemple, Synthesites està treballant amb els seus clients per integrar sensors amb equips per tancar l'entrada de resina quan s'ha completat la infusió o encendre la premsa tèrmica quan s'aconsegueix la curació objectiu.
Järveläinen assenyala que per determinar quin sensor és el millor per a cada cas d'ús, "cal entendre quins canvis en el material i el procés voleu controlar, i després heu de tenir un analitzador". Un analitzador adquireix les dades recollides per un interrogador o unitat d'adquisició de dades. dades en brut i convertir-les en informació utilitzable pel fabricant. "En realitat, veus moltes empreses que integren sensors, però després no fan res amb les dades", va dir Sause. El que es necessita, va explicar, és "un sistema d'adquisició de dades, així com una arquitectura d'emmagatzematge de dades per poder processar les dades".
"Els usuaris finals no només volen veure les dades en brut", diu Järveläinen. "Volen saber: "El procés està optimitzat?" Quan es pot fer el següent pas?" Per fer-ho, cal combinar diversos sensors. per a l'anàlisi i després utilitzar l'aprenentatge automàtic per accelerar el procés". Aquest enfocament d'anàlisi de vores i aprenentatge automàtic utilitzat per l'equip de Collo i CosiMo es pot aconseguir mitjançant mapes de viscositat, models numèrics del front de flux de resina i es visualitza la capacitat de controlar finalment els paràmetres i la maquinària del procés.
Optimold és un analitzador desenvolupat per Synthesites per als seus sensors dielèctrics. Controlat pel programari Optiview de Synthesites, la unitat Optimold utilitza mesures de temperatura i resistència de la resina per calcular i mostrar gràfics en temps real per controlar l'estat de la resina, inclosa la proporció de barreja, l'envelliment químic, la viscositat, la Tg. i grau de curat. Es pot utilitzar en processos de formació de líquids i preimpregnats. Per al control del flux s'utilitza una unitat separada Optiflow. Synthesis també ha desenvolupat un simulador de curat que no requereix cap sensor de curat en el motlle o la peça, sinó que utilitza un sensor de temperatura i mostres de resina/preimpregnat en aquesta unitat analitzadora. "Estem utilitzant aquest mètode d'última generació per a la curació per infusió i adhesiu per a la producció de pales d'aerogeneradors", va dir Nikos Pantelelis, director de Synthesites.
Els sistemes de control de processos de Synthesites integren sensors, unitats d'adquisició de dades Optiflow i/o Optimold i el programari OptiView i/o Online Resin Status (ORS). Crèdit d'imatge: Synthesites, editat per The CW
Per tant, la majoria dels proveïdors de sensors han desenvolupat els seus propis analitzadors, alguns utilitzant aprenentatge automàtic i altres no. Però els fabricants de compostos també poden desenvolupar els seus propis sistemes personalitzats o comprar instruments comercials i modificar-los per satisfer necessitats específiques. No obstant això, la capacitat de l'analitzador és només un factor a tenir en compte.Hi ha molts altres.
El contacte també és una consideració important a l'hora de triar quin sensor utilitzar. És possible que el sensor hagi d'estar en contacte amb el material, l'interrogador o ambdós. Per exemple, els sensors de flux de calor i ultrasònics es poden inserir en un motlle RTM d'1 a 20 mm de la superfície: un seguiment precís no requereix contacte amb el material del motlle. Els sensors d'ultrasons també poden interrogar peces a diferents profunditats en funció de la freqüència utilitzada. Els sensors electromagnètics Collo també poden llegir la profunditat de líquids o peces - 2-10 cm, segons sobre la freqüència d'interrogació –i mitjançant recipients no metàl·lics o eines en contacte amb la resina.
No obstant això, els microfills magnètics (vegeu “Vigilància sense contacte de la temperatura i la pressió dins dels compostos”) són actualment els únics sensors capaços d'interrogar els compostos a una distància de 10 cm. Això és perquè utilitza la inducció electromagnètica per obtenir una resposta del sensor, que està incrustat en el material compost. El sensor de microfils ThermoPulse d'AvPro, incrustat a la capa d'unió adhesiva, s'ha interrogat a través d'un laminat de fibra de carboni de 25 mm de gruix per mesurar la temperatura durant el procés d'unió. Atès que els microfils tenen un diàmetre pelut de 3-70 micres, no afecten el rendiment del compost o de la línia d'enllaç. A diàmetres lleugerament més grans de 100-200 micres, els sensors de fibra òptica també es poden incrustar sense degradar les propietats estructurals. No obstant això, com que utilitzen la llum per mesurar, els sensors de fibra òptica han de tenir una connexió per cable al interrogador. Així mateix, com que els sensors dielèctrics utilitzen tensió per mesurar les propietats de la resina, també han d'estar connectats a un interrogador, i la majoria també ha d'estar en contacte amb la resina que estan monitoritzant.
El sensor Collo Probe (superior) es pot submergir en líquids, mentre que la placa Collo (inferior) s'instal·la a la paret d'un recipient/recipient de mescla o a la línia de canonades/alimentació del procés. Crèdit d'imatge: ColloidTek Oy
La capacitat de temperatura del sensor és una altra consideració clau. Per exemple, la majoria dels sensors ultrasònics comercials solen funcionar a temperatures de fins a 150 °C, però les peces de CosiMo s'han de formar a temperatures superiors a 200 °C. Per tant, UNA va haver de dissenyar un sensor ultrasònic amb aquesta capacitat. Els sensors dielèctrics d'un sol ús de Lambient es poden utilitzar en superfícies de peces de fins a 350 °C, i els seus sensors reutilitzables en motlle es poden utilitzar fins a 250 °C. RVmagnetics (Kosice, Eslovàquia) ha desenvolupat el seu sensor de microfils per a materials compostos que poden suportar el curat a 500 °C. Si bé la tecnologia del sensor Collo en si no té un límit de temperatura teòric, l'escut de vidre temperat per a la placa Collo i la nova carcassa de polieteretercetona (PEEK) per a la sonda Collo s'han provat. per a servei continu a 150 °C, segons Järveläinen. Mentrestant, PhotonFirst (Alkmaar, Països Baixos) va utilitzar un recobriment de poliimida per proporcionar una temperatura de funcionament de 350 °C per al seu sensor de fibra òptica per al projecte SuCoHS, per a una sostenibilitat i cost- compost efectiu d'alta temperatura.
Un altre factor a tenir en compte, especialment per a la instal·lació, és si el sensor mesura en un sol punt o és un sensor lineal amb múltiples punts de detecció. Per exemple, els sensors de fibra òptica de Com&Sens (Eke, Bèlgica) poden tenir fins a 100 metres de llarg i incloure a 40 punts de detecció de reixeta de Bragg (FBG) de fibra amb una distància mínima d'1 cm. Aquests sensors s'han utilitzat per a la vigilància de la salut estructural (SHM) de ponts compostos de 66 metres de llarg i el control del flux de resina durant la infusió de cobertes de ponts grans. Els sensors puntuals individuals per a aquest projecte requeririen un gran nombre de sensors i molt temps d'instal·lació. NCC i la Universitat de Cranfield reclamen avantatges similars per als seus sensors dielèctrics lineals. En comparació amb els sensors dielèctrics d'un sol punt que ofereix Lambient, Netzsch i Synthesites, " Amb el nostre sensor lineal, podem controlar el flux de resina contínuament al llarg de la longitud, cosa que redueix significativament el nombre de sensors necessaris a la peça o eina.
AFP NLR per a sensors de fibra òptica S'integra una unitat especial al 8è canal del capçal Coriolis AFP per col·locar quatre matrius de sensors de fibra òptica en un panell de prova compost reforçat amb fibra de carboni d'alta temperatura. Crèdit d'imatge: Projecte SuCoHS, NLR
Els sensors lineals també ajuden a automatitzar les instal·lacions. En el projecte SuCoHS, Royal NLR (Dutch Aerospace Centre, Marknesse) va desenvolupar una unitat especial integrada al 8è canal de Colocació de fibra automatitzada (AFP) cap de Coriolis Composites (Queven, França) per incrustar quatre matrius ( línies de fibra òptica separades), cadascun amb 5 a 6 sensors FBG (PhotonFirst ofereix un total de 23 sensors), en panells de prova de fibra de carboni. RVmagnetics ha col·locat els seus sensors de microfils en barres d'armadura GFRP pultrusionada. "Els cables són discontinus [1-4 cm. llarg per a la majoria de microfills compostos], però es col·loquen automàticament contínuament quan es produeix la barra d'armadura", va dir Ratislav Varga, cofundador de RVmagnetics. "Tens un microcable amb un microcable d'1 km. bobines de filament i l'alimenten a la instal·lació de producció de barres d'armadura sense canviar la forma en què es fa la barra d'armadura". Mentrestant, Com&Sens treballa en tecnologia automatitzada per incrustar sensors de fibra òptica durant el procés d'enrotllament del filament en recipients a pressió.
A causa de la seva capacitat per conduir l'electricitat, la fibra de carboni pot causar problemes amb els sensors dielèctrics. Els sensors dielèctrics utilitzen dos elèctrodes col·locats l'un a prop de l'altre. "Si les fibres uneixen els elèctrodes, curtcircuitaran el sensor", explica Huan Lee, fundador de Lambient. En aquest cas, utilitzeu un filtre. "El filtre deixa passar la resina pels sensors, però els aïlla de la fibra de carboni". El sensor dielèctric lineal desenvolupat per la Universitat de Cranfield i NCC utilitza un enfocament diferent, que inclou dos parells trenats de cables de coure. Quan s'aplica una tensió, es crea un camp electromagnètic entre els cables, que s'utilitza per mesurar la impedància de la resina. Els cables estan recoberts. amb un polímer aïllant que no afecta el camp elèctric, però evita que la fibra de carboni es curti.
Per descomptat, el cost també és un problema. Com&Sens afirma que el cost mitjà per punt de detecció FBG és de 50-125 euros, que pot baixar a uns 25-35 euros si s'utilitza en lots (per exemple, per a 100.000 recipients a pressió). només una fracció de la capacitat de producció actual i projectada dels recipients a pressió composta, vegeu l'article de CW de 2021 sobre hidrogen.) Karapapas de Meggitt diu que ha rebut ofertes per a línies de fibra òptica amb sensors FBG amb una mitjana de 250 £/sensor (≈300 €/sensor), l'interrogador val uns 10.000 £ (12.000 €). "El sensor dielèctric lineal que vam provar s'assemblava més a un cable revestit que podeu comprar al prestatge", va afegir. "L'interrogador que fem servir", afegeix Alex Skordos, lector ( investigador sènior) a Composites Process Science a la Universitat de Cranfield, "és un analitzador d'impedància, que és molt precís i costa com a mínim 30.000 £ [≈ 36.000 €], però l'NCC utilitza un interrogador molt més senzill que consisteix bàsicament en un sistema comercial. mòduls de l'empresa comercial Advise Deta [Bedford, Regne Unit]”. Synthesites cotitza 1.190 € per als sensors en motlle i 20 € per als sensors d'un sol ús/peça En EUR, Optiflow es cotitza a 3.900 EUR i Optimold a 7.200 EUR, amb descomptes creixents per a múltiples unitats d'anàlisi. Aquests preus inclouen el programari Optiview i qualsevol el suport necessari, va dir Pantelelis, i va afegir que els fabricants de pales eòliques estalvien 1,5 hores per cicle, afegeixen pales per línia al mes i redueixen l'ús d'energia en un 20 per cent, amb un retorn de la inversió de només quatre mesos.
Les empreses que utilitzen sensors obtindran un avantatge a mesura que evolucioni la fabricació digital de composites 4.0. Per exemple, diu Grégoire Beauduin, director de desenvolupament empresarial de Com&Sens, "A mesura que els fabricants de recipients a pressió intenten reduir el pes, l'ús de material i el cost, poden utilitzar els nostres sensors per justificar-ho. els seus dissenys i supervisar la producció a mesura que assoleixin els nivells requerits el 2030. Els mateixos sensors que s'utilitzen per avaluar els nivells de tensió dins de les capes durant l'enrotllament i el curat del filament també poden controlar la integritat del dipòsit durant milers de cicles de recarrega, predir el manteniment necessari i tornar a certificar al final del disseny. vida. Podem Es proporciona un conjunt de dades bessons digitals per a cada recipient a pressió compost produït, i la solució també s'està desenvolupant per a satèl·lits".
Habilitació de bessons i fils digitals Com&Sens treballa amb un fabricant de compostos per utilitzar els seus sensors de fibra òptica per permetre el flux de dades digitals a través del disseny, la producció i el servei (dreta) per donar suport a les targetes d'identificació digitals que admeten el bessó digital de cada peça (esquerra) fabricada. Crèdit de la imatge: Com&Sens i Figura 1, "Enginyeria amb fils digitals" de V. Singh, K. Wilcox.
Així, les dades dels sensors donen suport al bessó digital, així com al fil digital que abasta el disseny, la producció, les operacions de servei i l'obsolescència. Quan s'analitzen mitjançant intel·ligència artificial i aprenentatge automàtic, aquestes dades es retroalimenten en el disseny i el processament, millorant el rendiment i la sostenibilitat. també ha canviat la manera com les cadenes de subministrament treballen juntes. Per exemple, el fabricant d'adhesius Kiilto (Tampere, Finlàndia) utilitza sensors Collo per ajudar els seus clients a controlar la proporció de components A, B, etc. en els seus equips de mescla d'adhesius multicomponent. "Kiilto Ara pot ajustar la composició dels seus adhesius per a clients individuals", diu Järveläinen, "però també permet a Kiilto entendre com interactuen les resines en els processos dels clients i com els clients interactuen amb els seus productes, la qual cosa està canviant la manera de fer el subministrament. Les cadenes poden treballar juntes".
OPTO-Light utilitza sensors de Kistler, Netzsch i Synthesites per controlar el curat de peces de CFRP epoxi sobremoldes termoplàstiques. Crèdit d'imatge: AZL
Els sensors també admeten noves combinacions de materials i processos innovadors. Descrit a l'article de CW del 2019 sobre el projecte OPTO-Light (vegeu "Termosets de sobreemmotllament termoplàstic, cicle de 2 minuts, una bateria"), AZL Aachen (Aquisgrà, Alemanya) utilitza un sistema de dos passos. procés per comprimir horitzontalment un sol preimpregnat de fibra de carboni To (UD)/epoxi, després sobremoltjat amb un 30% de fibra de vidre curta PA6 reforçada. La clau és només curar parcialment el preimpregnat perquè la reactivitat restant a l'epoxi pugui permetre la unió al termoplàstic. .AZL utilitza analitzadors Epsilon Optimold i Netzsch DEA288 amb sensors dielèctrics Synthesites i Netzsch i sensors Kistler en motlle i programari DataFlow per optimitzar l'emmotllament per injecció. entendre l'estat de curació per aconseguir una bona connexió amb el sobreemmotllament de termoplàstics", explica l'enginyer d'investigació d'AZL Richard Schares. "En el futur, el procés pot ser adaptatiu i intel·ligent, la rotació del procés es desencadena pels senyals del sensor".
Tanmateix, hi ha un problema fonamental, diu Järveläinen, “i és la manca de comprensió per part dels clients sobre com integrar aquests diferents sensors en els seus processos. La majoria de les empreses no tenen experts en sensors". Actualment, el camí a seguir requereix que els fabricants de sensors i els clients intercanviïn informació d'anada i tornada. Organitzacions com AZL, DLR (Augsburg, Alemanya) i NCC estan desenvolupant experiència en sensors múltiples. Sause va dir que hi ha grups dins d'UNA, així com spin-off. empreses que ofereixen integració de sensors i serveis de bessons digitals. Va afegir que la xarxa de producció d'IA d'Augsburg ha llogat una instal·lació de 7.000 metres quadrats per a aquest propòsit, "ampliant el pla de desenvolupament de CosiMo a un abast molt ampli, incloses cèl·lules d'automatització enllaçades, on els socis industrials pot col·locar màquines, executar projectes i aprendre a integrar noves solucions d'IA".
Carapappas va dir que la demostració del sensor dielèctric de Meggitt a l'NCC va ser només el primer pas en això. "En última instància, vull supervisar els meus processos i fluxos de treball i introduir-los al nostre sistema ERP per saber amb antelació quins components he de fabricar, quines persones tinc. necessitat i quins materials demanar. L'automatització digital es desenvolupa".
Benvingut a SourceBook en línia, que correspon a l'edició impresa anual de CompositesWorld de la Guia del comprador de la indústria de Composites de SourceBook.
Spirit AeroSystems implementa el disseny intel·ligent d'Airbus per al fuselatge central i les barres frontals de l'A350 a Kingston, Carolina del Nord
Hora de publicació: 20-maig-2022
