В стремежа си към устойчивост, сензорите намаляват времената на цикъла, потреблението на енергия и отпадъците, автоматизират контрола на процесите в затворен цикъл и увеличават знанията, отваряйки нови възможности за интелигентно производство и структури.#sensors #sustainability #SHM
Сензори отляво (отгоре надолу): топлинен поток (TFX), диелектрици в матрица (Lambient), ултразвук (Университет на Аугсбург), диелектрици за еднократна употреба (Synthesites) и между монети и термодвойки Microwire (AvPro). Графики (горе, по посока на часовниковата стрелка): Collo диелектрична константа (CP) спрямо Collo йонен вискозитет (CIV), резистентност на смола спрямо време (Synthesites) и цифров модел на имплантирани с капролактам преформи с помощта на електромагнитни сензори (проект CosiMo, DLR ZLP, Университет на Аугсбург).
Докато глобалната индустрия продължава да излиза от пандемията COVID-19, тя се пренасочи към приоритизиране на устойчивостта, което изисква намаляване на отпадъците и потреблението на ресурси (като енергия, вода и материали). В резултат на това производството трябва да стане по-ефективно и по-интелигентно .Но това изисква информация. За композитите откъде идват тези данни?
Както е описано в поредицата от статии на CW 2020 Composites 4.0, определянето на измерванията, необходими за подобряване на качеството на детайлите и производството, и сензорите, необходими за постигането на тези измервания, е първата стъпка в интелигентното производство. През 2020 г. и 2021 г. CW докладва за сензори - диелектрик сензори, сензори за топлинен поток, сензори за оптични влакна и безконтактни сензори, използващи ултразвукови и електромагнитни вълни, както и проекти, демонстриращи техните възможности (вижте набора от онлайн съдържание на сензори на CW). Тази статия се основава на този доклад, като обсъжда сензорите, използвани в композита материали, техните обещани ползи и предизвикателства и технологичният пейзаж в процес на развитие. По-специално компаниите, които се очертават като лидери в композитната индустрия, вече проучват и навигират в това пространство.
Сензорна мрежа в CosiMo Мрежа от 74 сензора – 57 от които са ултразвукови сензори, разработени в университета в Аугсбург (показани вдясно, светлосини точки в горната и долната половина на матрицата) – се използват за демонстратор на капак за T-RTM формовъчен проект CosiMo за термопластични композитни батерии. Кредит за изображение: проект CosiMo, DLR ZLP Аугсбург, Университет на Аугсбург
Цел #1: Спестете пари. Блогът на CW от декември 2021 г. „Персонализирани ултразвукови сензори за композитна оптимизация и контрол на процеси“ описва работата в Университета на Аугсбург (UNA, Аугсбург, Германия) за разработване на мрежа от 74 сензора, които За CosiMo проект за производство на демонстратор на капака на батерията за EV (композитни материали в интелигентния транспорт). Частта е произведена с помощта на формоване с термопластична смола (T-RTM), което полимеризира капролактам мономер на място в композит от полиамид 6 (PA6). Маркус Саузе, професор в UNA и ръководител на мрежата за производство на изкуствен интелект (AI) на UNA в Аугсбург, обяснява защо сензорите са толкова важни: „Най-голямото предимство, което предлагаме, е визуализацията на това, което се случва вътре в черната кутия по време на обработка. В момента повечето производители имат ограничени системи за постигане на това. Например, те използват много прости или специфични сензори, когато използват вливане на смола, за да направят големи аерокосмически части. Ако процесът на вливане се обърка, всъщност имате голямо парче скрап. Но ако имате решение, за да разберете какво се е объркало в производствения процес и защо, можете да го поправите и коригирате, спестявайки много пари.“
Термодвойките са пример за „прост или специфичен сензор“, който се използва от десетилетия за наблюдение на температурата на композитни ламинати по време на втвърдяване в автоклав или пещ. Те дори се използват за контролиране на температурата в пещи или нагревателни одеяла за втвърдяване на композитни ремонтни лепенки с помощта на производителите на смола използват различни сензори в лабораторията, за да наблюдават промените във вискозитета на смолата във времето и температурата, за да разработят формули за втвърдяване. Това, което се появява обаче, е сензорна мрежа, която може да визуализира и контролира производствения процес на място въз основа на множество параметри (напр. температура и налягане) и състоянието на материала (напр. вискозитет, агрегация, кристализация).
Например, ултразвуковият сензор, разработен за проекта CosiMo, използва същите принципи като ултразвуковата инспекция, която се е превърнала в основата на безразрушителното изпитване (NDI) на готови композитни части. Петрос Карапапас, главен инженер в Meggitt (Loughborough, UK), каза: „Нашата цел е да сведем до минимум времето и труда, необходими за инспекция след производството на бъдещи компоненти, докато преминаваме към цифрово производство.“ Сътрудничество на Центъра за материали (NCC, Бристол, Обединеното кралство) за демонстриране на мониторинга на пръстен Solvay (Alpharetta, GA, САЩ) EP 2400 по време на RTM с помощта на линеен диелектричен сензор, разработен в университета Кранфийлд (Кранфийлд, Обединеното кралство) Поток и втвърдяване на оксимола за 1,3 m дълга, 0,8 m широка и 0,4 m дълбока композитна обвивка за комерсиален топлообменник на авиационен двигател. „Докато гледахме как да правим по-големи възли с по-висока производителност, не можехме да си позволим да правим всички традиционни инспекции след обработка и тестване на всяка част,” каза Карапапас.”В момента ние правим тестови панели до тези RTM части и след това извършваме механични тестове, за да валидираме цикъла на втвърдяване. Но с този сензор това не е необходимо.
Сондата Collo се потапя в съда за смесване на боя (зелен кръг в горната част), за да открие кога смесването е приключило, спестявайки време и енергия. Кредит за изображение: ColloidTek Oy
„Нашата цел не е да бъдем още едно лабораторно устройство, а да се съсредоточим върху производствените системи“, казва Мати Ярвелайнен, главен изпълнителен директор и основател на ColloidTek Oy (Коло, Тампере, Финландия). Блогът на CW от януари 2022 г. „Течности за пръстови отпечатъци за композити“ изследва Collo's комбинация от сензори за електромагнитно поле (EMF), обработка на сигнали и анализ на данни за измерване на „пръстовия отпечатък“ на всяка течност като мономери, смоли или лепила. „Това, което предлагаме, е нова технология, която предоставя директна обратна връзка в реално време, така че можете разбират по-добре как всъщност работи вашият процес и реагират, когато нещата се объркат,” казва Järveläinen. “Нашите сензори преобразуват данни в реално време в разбираеми и приложими физически величини, като реологичен вискозитет, което позволява оптимизиране на процеса. Например, можете да съкратите времето за смесване, защото можете ясно да видите кога смесването е приключило. Следователно с You можете да увеличите производителността, да спестите енергия и да намалите скрап в сравнение с по-малко оптимизираната обработка.“
Цел #2: Повишаване на знанията за процеса и визуализацията. За процеси като агрегация, Järveläinen казва: „Не виждате много информация само от моментна снимка. Просто взимате проба и влизате в лабораторията и гледате какво е било преди минути или часове. Това е като да караш по магистралата, на всеки час отваряй очи за минута и се опитвай да предвидиш накъде отива пътят.” Саус се съгласява, като отбелязва, че сензорната мрежа, разработена в CosiMo, „ни помага да получим пълна картина на процеса и поведението на материала. Можем да видим локални ефекти в процеса, в отговор на вариации в дебелината на частта или интегрирани материали като сърцевина от пяна. Това, което се опитваме да направим, е да предоставим информация за това какво всъщност се случва във формата. Това ни позволява да определим различна информация като формата на фронта на потока, пристигането на всяка част от времето и степента на агрегация на всяко място на сензора.
Collo работи с производители на епоксидни лепила, бои и дори бира, за да създаде профили на процеса за всяка произведена партида. Сега всеки производител може да види динамиката на своя процес и да зададе по-оптимизирани параметри, с предупреждения за намеса, когато партидите са извън спецификацията. Това помага стабилизиране и подобряване на качеството.
Видео на фронта на потока в CosiMo част (входът за инжектиране е бялата точка в центъра) като функция на времето, въз основа на данни от измерване от сензорна мрежа в матрица. Кредит за изображение: проект CosiMo, DLR ZLP Аугсбург, Университет на Аугсбург
„Искам да знам какво се случва по време на производството на части, а не да отварям кутията и да виждам какво се случва след това“, казва Карапапас от Meggitt. „Продуктите, които разработихме с помощта на диелектрични сензори на Cranfield, ни позволиха да видим процеса на място и също така успяхме за да се провери втвърдяването на смолата. Използването на всичките шест типа сензори, описани по-долу (не е изчерпателен списък, само малка селекция, доставчиците също), може да наблюдава втвърдяването/полимеризацията и потока на смола. Някои сензори имат допълнителни възможности, а комбинираните типове сензори могат да разширят възможностите за проследяване и визуализация по време на композитно формоване. Това беше демонстрирано по време на CosiMo, който използва ултразвукови, диелектрични и пиезорезистивни сензори в режим за измерване на температура и налягане от Kistler (Winterthur, Швейцария).
Цел #3: Намаляване на времето за цикъл. Сензорите Collo могат да измерват еднородността на двукомпонентен бързо втвърдяващ се епоксид, тъй като части A и B се смесват и инжектират по време на RTM и на всяко място във формата, където са поставени такива сензори. Това може да помогне за активиране по-бързо втвърдяващи се смоли за приложения като Urban Air Mobility (UAM), които биха осигурили по-бързи цикли на втвърдяване в сравнение с настоящите еднокомпонентни епоксиди като RTM6.
Сензорите Collo могат също така да наблюдават и визуализират епоксидната смола, която се дегазира, инжектира и втвърдява, както и кога всеки процес е завършен. Крайното втвърдяване и други процеси, базирани на действителното състояние на материала, който се обработва (в сравнение с традиционните рецепти за време и температура), се наричат управление на състоянието на материала (MSM). Компании като AvPro (Norman, Оклахома, САЩ) преследват MSM от десетилетия, за да проследяват промените в частичните материали и процеси, тъй като преследва конкретни цели за температура на встъкляване (Tg), вискозитет, полимеризация и/или кристализация. Например, мрежа от сензори и дигитален анализ в CosiMo бяха използвани за определяне на минималното време, необходимо за загряване на RTM пресата и формата и беше установено, че 96% от максималната полимеризация се постига за 4,5 минути.
Доставчици на диелектрични сензори като Lambient Technologies (Кеймбридж, Масачузетс, САЩ), Netzsch (Selb, Германия) и Synthesites (Uccle, Белгия) също демонстрираха способността си да намалят времената на цикъла. R&D проект на Synthesites с производителите на композитни материали Hutchinson (Париж, Франция) ) и Bombardier Belfast (сега Spirit AeroSystems (Белфаст, Ирландия)) съобщават, че въз основа на измервания в реално време на съпротивлението и температурата на смола, чрез неговия модул за събиране на данни Optimold и софтуера Optiview преобразува в приблизителен вискозитет и Tg. „Производителите могат да видят Tg в реално време, за да могат да решат кога да спрат цикъла на втвърдяване,” обяснява Никос Пантелелис, директор на Synthesites. “Те не трябва да чакат, за да завършат цикъл на пренасяне, който е по-дълъг от необходимото. Например, традиционният цикъл за RTM6 е 2-часово пълно втвърдяване при 180°C. Видяхме, че това може да бъде съкратено до 70 минути в някои геометрии. Това също беше демонстрирано в проекта INNOTOOL 4.0 (вижте „Ускоряване на RTM със сензори за топлинен поток“), където използването на сензор за топлинен поток съкрати цикъла на втвърдяване RTM6 от 120 минути на 90 минути.
Цел #4: Управление на адаптивни процеси в затворен контур. За проекта CosiMo крайната цел е да се автоматизира управлението в затворен контур по време на производството на композитни части. Това е и целта на проектите ZAero и iComposite 4.0, докладвани от CW през 2020 г. (30-50% намаление на разходите). Обърнете внимание, че те включват различни процеси – автоматизирано поставяне на предварително импрегнирана лента (ZAero) и предварително формоване с влакнест спрей в сравнение с T-RTM под високо налягане в CosiMo за RTM с бързо втвърдяваща се епоксидна смола (iComposite 4.0). от тези проекти използват сензори с цифрови модели и алгоритми за симулиране на процеса и прогнозиране на резултата от завършената част.
Контролът на процеса може да се разглежда като поредица от стъпки, обясни Саус. Първата стъпка е да се интегрират сензори и оборудване за процес, каза той, „за да визуализирате какво се случва в черната кутия и параметрите, които да използвате. Другите няколко стъпки, може би половината от управлението със затворен контур, са възможността да натиснете бутона за спиране, за да се намесите, да настроите процеса и да предотвратите отхвърлени части. Като последна стъпка можете да разработите дигитален близнак, който може да бъде автоматизиран, но също така изисква инвестиции в методи за машинно обучение.“ В CosiMo тази инвестиция позволява на сензорите да подават данни в цифровия близнак, Edge анализ (изчисления, извършени на ръба на производствената линия срещу изчисления от централно хранилище на данни) след това се използва за прогнозиране на динамиката на предния поток, обемното съдържание на влакна за текстилна преформа и потенциални сухи петна.“ В идеалния случай можете да зададете настройки, за да активирате контрол и настройка на затворен цикъл в процеса“, каза Саус. „Те ще включват параметри като налягане на впръскване, налягане на формата и температура. Можете също да използвате тази информация, за да оптимизирате материала си.“
По този начин компаниите използват сензори за автоматизиране на процесите. Например Synthesites работи със своите клиенти за интегриране на сензори с оборудване за затваряне на входа на смолата, когато инфузията приключи, или за включване на топлинната преса, когато целевото втвърдяване е постигнато.
Järveläinen отбелязва, че за да определите кой сензор е най-подходящ за всеки случай на употреба, „трябва да разберете какви промени в материала и процеса искате да наблюдавате, а след това трябва да имате анализатор.“ Анализатор придобива данните, събрани от запитващо устройство или единица за събиране на данни. необработени данни и да ги конвертирате в информация, използваема от производителя.“Всъщност виждате много компании да интегрират сензори, но след това те не правят нищо с данните“, каза Саус. Това, което е необходимо, обясни той, е „система за събиране на данни, както и архитектура за съхранение на данни, за да могат да обработват данните.
„Крайните потребители не искат просто да виждат необработени данни“, казва Järveläinen. „Те искат да знаят „Оптимизиран ли е процесът?“ Кога може да се предприеме следващата стъпка?“ За да направите това, трябва да комбинирате множество сензори за анализ и след това използвайте машинно обучение, за да ускорите процеса.“ Този подход за анализ на ръба и машинно обучение, използван от екипа на Collo и CosiMo, може да бъде постигнат чрез карти на вискозитета, числени модели на фронта на потока на смолата и Визуализира се способността за окончателен контрол на параметрите на процеса и машините.
Optimold е анализатор, разработен от Synthesites за неговите диелектрични сензори. Контролиран от софтуера Optiview на Synthesites, уредът Optimold използва измервания на температурата и съпротивлението на смолата, за да изчисли и покаже графики в реално време за наблюдение на състоянието на смолата, включително съотношение на смесване, химическо стареене, вискозитет, Tg и степен на втвърдяване. Може да се използва в процеси на предварително импрегниране и течно формоване. Отделно устройство Optiflow се използва за наблюдение на потока. Synthesites също така разработи симулатор на втвърдяване, който не изисква сензор за втвърдяване във формата или детайла, а вместо това използва температурен сензор и проби от смола/препрег в този анализатор. „Ние използваме този най-съвременен метод за инфузия и адхезивно втвърдяване за производство на перки на вятърни турбини“, каза Никос Пантелелис, директор на Synthesites.
Системите за контрол на процеси на Synthesites интегрират сензори, модули за събиране на данни Optiflow и/или Optimold и софтуер OptiView и/или Online Resin Status (ORS). Кредит за изображение: Synthesites, редактирано от The CW
Поради това повечето доставчици на сензори са разработили свои собствени анализатори, някои използват машинно обучение, а други не. Но производителите на композитни материали могат също да разработят свои собствени персонализирани системи или да закупят готови инструменти и да ги модифицират, за да отговорят на специфични нужди. Възможностите на анализатора обаче са трябва да вземете предвид само един фактор. Има много други.
Контактът също е важно съображение, когато избирате кой сензор да използвате. Може да се наложи сензорът да е в контакт с материала, запитващия механизъм или и двете. Например сензорите за топлинен поток и ултразвуковите сензори могат да бъдат поставени в RTM форма на 1-20 mm от повърхността – точният мониторинг не изисква контакт с материала във формата. Ултразвуковите сензори могат също да разпитват части на различни дълбочини в зависимост от използваната честота. Електромагнитните сензори Collo могат също да отчитат дълбочината на течности или части – 2-10 см, в зависимост на честотата на запитване – и чрез неметални контейнери или инструменти в контакт със смолата.
Въпреки това, магнитните микропроводници (вижте „Безконтактно наблюдение на температурата и налягането вътре в композитите“) в момента са единствените сензори, способни да разпитват композити на разстояние от 10 cm. Това е така, защото използва електромагнитна индукция, за да предизвика отговор от сензора, който е вграден в композитния материал. Микропроводният сензор ThermoPulse на AvPro, вграден в адхезивния свързващ слой, е пропитван през ламинат от въглеродни влакна с дебелина 25 мм, за да се измери температурата по време на процеса на свързване. Тъй като микропроводниците имат космен диаметър от 3-70 микрона, те не влияят на производителността на композита или връзката. При малко по-големи диаметри от 100-200 микрона оптичните сензори също могат да бъдат вградени без влошаване на структурните свойства. Въпреки това, тъй като използват светлина за измерване, оптичните сензори трябва да имат кабелна връзка към По същия начин, тъй като диелектричните сензори използват напрежение за измерване на свойствата на смолата, те също трябва да бъдат свързани към запитващо устройство и повечето също трябва да са в контакт със смолата, която наблюдават.
Сензорът Collo Probe (отгоре) може да бъде потопен в течности, докато Collo Plate (отдолу) е монтиран в стената на съд/смесителен съд или технологичен тръбопровод/захранваща линия. Кредит за изображение: ColloidTek Oy
Температурната способност на сензора е друго ключово съображение. Например, повечето готови ултразвукови сензори обикновено работят при температури до 150°C, но частите в CosiMo трябва да се формоват при температури над 200°C. Ето защо UNA трябваше да проектира ултразвуков сензор с тази възможност. Диелектричните сензори за еднократна употреба на Lambient могат да се използват върху повърхности на части до 350°C, а сензорите му за многократна употреба в матрица могат да се използват до 250°C. RVmagnetics (Кошице, Словакия) разработи неговия микропроводен сензор за композитни материали, който може да издържи на втвърдяване при 500°C. Въпреки че самата сензорна технология Collo няма теоретично температурно ограничение, закаленият стъклен щит за Collo Plate и новият корпус от полиетеретеркетон (PEEK) за Collo Probe са тествани за продължителна работа при 150°C, според Järveläinen. Междувременно PhotonFirst (Алкмаар, Холандия) използва полиимидно покритие, за да осигури работна температура от 350°C за своя оптичен сензор за проекта SuCoHS, за устойчиво и ценово ефективен високотемпературен композит.
Друг фактор, който трябва да се вземе предвид, особено при инсталиране, е дали сензорът измерва в една точка или е линеен сензор с множество сензорни точки. Например оптичните сензори Com&Sens (Eke, Белгия) могат да бъдат с дължина до 100 метра и да разполагат с до 40 сензорни точки на влакнеста брагова решетка (FBG) с минимално разстояние от 1 cm. Тези сензори са използвани за структурно здравословно наблюдение (SHM) на 66-метрови композитни мостове и наблюдение на потока на смола по време на вливане на големи мостови настилки. индивидуалните точкови сензори за такъв проект биха изисквали голям брой сензори и много време за инсталиране. NCC и Cranfield University твърдят, че имат подобни предимства за своите линейни диелектрични сензори. В сравнение с едноточковите диелектрични сензори, предлагани от Lambient, Netzsch и Synthesites, “ С нашия линеен сензор можем да наблюдаваме потока на смола непрекъснато по дължината, което значително намалява броя на сензорите, необходими в детайла или инструмента.“
AFP NLR за оптични сензори Специален модул е интегриран в 8-ия канал на Кориолисовата AFP глава, за да постави четири матрици от оптични сензори във високотемпературен, подсилен с въглеродни влакна композитен тестов панел. Кредит за изображение: SuCoHS Project, NLR
Линейните сензори също помагат за автоматизиране на инсталациите. В проекта SuCoHS Royal NLR (Холандски аерокосмически център, Маркесе) разработи специален модул, интегриран в 8-ия канал за автоматично поставяне на влакна (AFP) на Coriolis Composites (Куевен, Франция), за да вгради четири масива ( отделни оптични линии), всеки с 5 до 6 FBG сензора (PhotonFirst предлага общо 23 сензора), в тестови панели от въглеродни влакна. RVmagnetics е поставил своите микрожични сензори в пултрудирана GFRP арматура.“ Проводниците са прекъснати [1-4 cm дълги за повечето композитни микропроводници], но се поставят автоматично непрекъснато, когато се произвежда арматурното желязо“, каза Ратислав Варга, съосновател на RVmagnetics. „Имате микропроводник с 1 км микропроводник. намотки от нажежаема жичка и ги подавайте в съоръжението за производство на арматура, без да променяте начина, по който се произвежда арматурата. Междувременно Com&Sens работи върху автоматизирана технология за вграждане на оптични сензори по време на процеса на навиване на нишки в съдове под налягане.
Поради способността си да провежда електричество, въглеродните влакна могат да причинят проблеми с диелектричните сензори. Диелектричните сензори използват два електрода, поставени близо един до друг. „Ако влакната свързват електродите, те дават накъсо сензора“, обяснява основателят на Lambient Хуан Лий. В този случай използвайте филтър. "Филтърът позволява на смолата да премине през сензорите, но ги изолира от въглеродните влакна." Линейният диелектричен сензор, разработен от Cranfield University и NCC, използва различен подход, включващ две усукани двойки медни проводници. Когато се приложи напрежение, между проводниците се създава електромагнитно поле, което се използва за измерване на импеданса на смола. Проводниците са покрити с изолационен полимер, който не влияе на електрическото поле, но предпазва въглеродните влакна от късо съединение.
Разбира се, цената също е проблем. Com&Sens заявява, че средната цена на FBG сензорна точка е 50-125 евро, което може да спадне до около 25-35 евро, ако се използва на партиди (напр. за 100 000 съдове под налягане). (Това е само част от текущия и прогнозирания производствен капацитет на композитни съдове под налягане, вижте статията на CW за 2021 г. за водорода.) Karapapas на Meggitt казва, че е получил оферти за оптични линии с FBG сензори на средна цена £250/сензор (≈300€/сензор), запитващият струва около 10 000 британски лири (12 000 евро). „Линейният диелектричен сензор, който тествахме, беше по-скоро като проводник с покритие, който можете да закупите от рафта“, добави той. старши изследовател) в Composites Process Science в Cranfield University, „е импедансен анализатор, който е много точен и струва най-малко £30 000 [≈ €36 000], но NCC използва много по-просто запитващо устройство, което основно се състои от готови модули от търговската компания Advise Deta [Бедфорд, Великобритания].“ Synthesites предлага 1190 евро за сензори в матрица и 20 евро за сензори за еднократна употреба/част. В евро Optiflow се котира на 3900 евро, а Optimold на 7200 евро, с нарастващи отстъпки за множество анализаторни единици. Тези цени включват софтуера Optiview и всякакви необходима поддръжка, каза Пантелелис, добавяйки, че производителите на вятърни лопатки спестяват 1,5 часа на цикъл, добавят лопатки на линия на месец и намаляват потреблението на енергия с 20 процента, с възвръщаемост на инвестицията само за четири месеца.
Компаниите, използващи сензори, ще спечелят предимство с развитието на дигиталното производство на Composites 4.0. Например, казва Грегоар Бодуен, директор бизнес развитие в Com&Sens, „Тъй като производителите на съдове под налягане се опитват да намалят теглото, използването на материали и разходите, те могат да използват нашите сензори, за да оправдаят техните проекти и наблюдават производството, докато достигнат необходимите нива до 2030 г. Същите сензори, използвани за оценка на нивата на деформация в слоевете по време на навиване и втвърдяване на нишките, могат също така да наблюдават целостта на резервоара по време на хиляди цикли на зареждане с гориво, да прогнозират необходимата поддръжка и да ресертифицират в края на дизайна живот. Ние можем. Осигурен е цифров двоен пул от данни за всеки произведен композитен съд под налягане и решението се разработва и за сателити.“
Разрешаване на цифрови близнаци и нишки Com&Sens работи с производител на композитни материали, за да използва неговите оптични сензори, за да позволи цифров поток от данни чрез проектиране, производство и обслужване (вдясно), за да поддържа цифрови идентификационни карти, които поддържат цифровия близнак на всяка изработена част (вляво). Кредит за изображение: Com&Sens и Фигура 1, „Инженеринг с цифрови нишки“ от V. Singh, K. Wilcox.
По този начин сензорните данни поддържат цифровия близнак, както и цифровата нишка, която обхваща дизайна, производството, сервизните операции и остаряването. Когато се анализират с помощта на изкуствен интелект и машинно обучение, тези данни се връщат обратно към дизайна и обработката, подобрявайки производителността и устойчивостта. Това също промени начина, по който веригите за доставки работят заедно. Например, производителят на лепила Kiilto (Тампере, Финландия) използва сензори Collo, за да помогне на своите клиенти да контролират съотношението на компоненти A, B и т.н. в тяхното оборудване за смесване на многокомпонентни лепила.” Kiilto вече може да коригира състава на своите лепила за отделни клиенти,” казва Järveläinen, “но също така позволява на Kiilto да разбере как смолите взаимодействат в процесите на клиентите и как клиентите взаимодействат с техните продукти, което променя начина на доставка. Веригите могат да работят заедно.
OPTO-Light използва сензори Kistler, Netzsch и Synthesites, за да наблюдава втвърдяването на термопластични формовани епоксидни CFRP части. Кредит за изображение: AZL
Сензорите също така поддържат новаторски нови комбинации от материали и процеси. Описано в статията на CW от 2019 г. за проекта OPTO-Light (вижте „Термопластични термореактивни пластове, 2-минутен цикъл, една батерия“), AZL Aachen (Аахен, Германия) използва двуетапен процес за хоризонтално компресиране на единичен To (UD) препрег от въглеродни влакна/епоксидна смола, след което се формова с 30% PA6, подсилен с къси стъклени влакна. Ключът е само частично да се втвърди препрегът, така че оставащата реактивност в епоксидната смола да позволи свързването към термопластичния материал .AZL използва анализатори Optimold и Netzsch DEA288 Epsilon с диелектрични сензори Synthesites и Netzsch и сензори Kistler in-mold и софтуер DataFlow за оптимизиране на формоването под налягане. разберете състоянието на втвърдяване, за да постигнете добра връзка с термопластично формоване“, обяснява изследователят на AZL Ричард Шарес. „В бъдеще процесът може да бъде адаптивен и интелигентен, ротацията на процеса се задейства от сензорни сигнали.“
Съществува обаче фундаментален проблем, казва Järveläinen, „и това е липсата на разбиране от страна на клиентите как да интегрират тези различни сензори в своите процеси. Повечето компании нямат експерти по сензори.“ Понастоящем пътят напред изисква производителите на сензори и клиентите да обменят информация напред и назад. Организации като AZL, DLR (Аугсбург, Германия) и NCC развиват експертен опит в областта на мултисензорите. Саузе каза, че има групи в рамките на UNA, както и отделни компании компании, които предлагат сензорна интеграция и цифрови двойни услуги. Той добави, че производствената мрежа на Аугсбург AI е наела съоръжение от 7000 квадратни метра за тази цел, „разширявайки плана за развитие на CosiMo до много широк обхват, включително свързани клетки за автоматизация, където индустриалните партньори могат да поставят машини, да изпълняват проекти и да се научат как да интегрират нови AI решения.“
Карапапас каза, че демонстрацията на диелектрични сензори на Meggitt в NCC е само първата стъпка в това. „В крайна сметка искам да наблюдавам моите процеси и работни потоци и да ги подавам в нашата ERP система, така че да знам предварително кои компоненти да произвеждам, кои хора да нужда и какви материали да поръчате. Цифровата автоматизация се развива.
Добре дошли в онлайн SourceBook, който съответства на годишното печатно издание на SourceBook Composites Industry Buyer's Guide на CompositesWorld.
Spirit AeroSystems внедрява интелигентен дизайн на Airbus за централен фюзелаж и предни опори на A350 в Кингстън, Северна Каролина
Време на публикуване: 20 май 2022 г
