В стремлении к устойчивому развитию датчики сокращают время цикла, потребление энергии и отходы, автоматизируют управление процессами с обратной связью и расширяют знания, открывая новые возможности для интеллектуального производства и структур.#sensors #sustainability #SHM
Датчики слева (сверху вниз): тепловой поток (TFX), диэлектрики в форме (Lambient), ультразвук (Университет Аугсбурга), одноразовые диэлектрики (Синтезиты) и между монетами и термопарами Микропровод (AvPro). Графики (вверху, по часовой стрелке): диэлектрическая проницаемость Колло (CP) в зависимости от ионной вязкости Колло (CIV), сопротивление смолы в зависимости от времени (синтезиты) и цифровая модель преформ, имплантированных капролактамом, с использованием электромагнитных датчиков (проект CosiMo, DLR ZLP, Университет Аугсбурга).
Поскольку мировая промышленность продолжает преодолевать последствия пандемии COVID-19, она перешла к приоритету устойчивого развития, что требует сокращения отходов и потребления ресурсов (таких как энергия, вода и материалы). В результате производство должно стать более эффективным и разумным. .Но для этого нужна информация. По композитам откуда эти данные?
Как описано в серии статей CW «Композиты 4.0» 2020 года, определение измерений, необходимых для улучшения качества и производства деталей, а также датчиков, необходимых для достижения этих измерений, является первым шагом в интеллектуальном производстве. В 2020 и 2021 годах CW сообщала о датчиках — диэлектрических датчики, датчики теплового потока, оптоволоконные датчики и бесконтактные датчики, использующие ультразвуковые и электромагнитные волны, а также проекты, демонстрирующие их возможности (см. набор онлайн-материалов по датчикам CW). Эта статья основана на этом отчете и обсуждает датчики, используемые в композитных материалах. материалы, их обещанные преимущества и проблемы, а также разрабатываемый технологический ландшафт. Примечательно, что компании, которые становятся лидерами в индустрии композитов, уже исследуют и осваивают это пространство.
Сеть датчиков в CosiMo Сеть из 74 датчиков, 57 из которых являются ультразвуковыми датчиками, разработанными в Аугсбургском университете (показаны справа, голубые точки в верхней и нижней половинах формы), используются в демонстраторе крышки для T-RTM. проект CosiMo по формованию термопластичных композитных батарей. Изображение предоставлено: проект CosiMo, DLR ZLP Augsburg, Аугсбургский университет.
Цель № 1: сэкономить деньги. В блоге CW за декабрь 2021 года «Специальные ультразвуковые датчики для оптимизации и контроля композитных процессов» описывается работа Аугсбургского университета (UNA, Аугсбург, Германия) по разработке сети из 74 датчиков, которые будут использоваться CosiMo. проект по изготовлению демонстратора крышки аккумуляторной батареи электромобиля (композитные материалы в интеллектуальном транспорте). Деталь изготавливается с использованием трансферного формования термопластичной смолы (T-RTM), которое полимеризует мономер капролактама на месте в композит полиамида 6 (PA6). Маркус Саус, профессор в UNA и руководитель производственной сети искусственного интеллекта (ИИ) UNA в Аугсбурге, объясняет, почему датчики так важны: «Самое большое преимущество, которое мы предлагаем, — это визуализация того, что происходит внутри черного ящика во время обработки. В настоящее время большинство производителей имеют ограниченные системы для достижения этой цели. Например, они используют очень простые или специальные датчики при использовании вливания смолы для изготовления крупных аэрокосмических деталей. Если процесс инфузии пойдет не так, как надо, вы получите большой кусок металлолома. Но если у вас есть решения, позволяющие понять, что пошло не так в производственном процессе и почему, вы можете это исправить, сэкономив много денег».
Термопары являются примером «простого или специального датчика», который десятилетиями использовался для контроля температуры композитных ламинатов во время отверждения в автоклаве или печи. Их даже используют для контроля температуры в печах или нагревательных одеялах для отверждения ремонтных заплат из композита с помощью термоскрепления. Производители смол используют в лаборатории различные датчики для мониторинга изменений вязкости смолы с течением времени и температуры для разработки рецептур отверждения. Однако появляется сеть датчиков, которая может визуализировать и контролировать производственный процесс на месте на основе множество параметров (например, температура и давление) и состояние материала (например, вязкость, агрегация, кристаллизация).
Например, ультразвуковой датчик, разработанный для проекта CosiMo, использует те же принципы, что и ультразвуковой контроль, который стал основой неразрушающего контроля (NDI) готовых композитных деталей. Петрос Карапапас, главный инженер компании Meggitt (Лафборо, Великобритания), сказал: «Наша цель — свести к минимуму время и трудозатраты, необходимые для постпроизводственного контроля будущих компонентов по мере нашего перехода к цифровому производству». Сотрудничество Центра материалов (NCC, Бристоль, Великобритания) для демонстрации мониторинга кольца Solvay (Альфаретта, Джорджия, США) EP 2400 во время RTM с использованием линейного диэлектрического датчика, разработанного в Университете Крэнфилда (Крэнфилд, Великобритания). Поток и отверждение оксирезина для Композитный корпус длиной 1,3 м, шириной 0,8 м и глубиной 0,4 м для теплообменника двигателя коммерческого самолета. тестирование каждой детали», — сказал Карапапас. «Прямо сейчас мы делаем испытательные панели рядом с этими деталями RTM, а затем проводим механические испытания для проверки цикла отверждения. Но с этим датчиком в этом нет необходимости».
Collo Probe погружается в емкость для смешивания краски (зеленый кружок вверху) и определяет завершение смешивания, экономя время и энергию. Изображение предоставлено: ColloidTek Oy
«Наша цель — не стать еще одним лабораторным устройством, а сосредоточиться на производственных системах», — говорит Матти Ярвеляйнен, генеральный директор и основатель ColloidTek Oy (Коло, Тампере, Финляндия). В блоге CW за январь 2022 года «Жидкости с отпечатками пальцев для композитов» исследуются разработки Collo. сочетание датчиков электромагнитного поля (ЭМП), обработки сигналов и анализа данных для измерения «отпечатков пальцев» любой жидкости, такой как мономеры, смолы или клеи. «Мы предлагаем новую технологию, которая обеспечивает прямую обратную связь в режиме реального времени, поэтому вы можете лучше понимать, как на самом деле работает ваш процесс, и реагировать, когда что-то идет не так», — говорит Ярвеляйнен. «Наши датчики преобразуют данные в реальном времени в понятные и применимые физические величины, такие как реологическая вязкость, что позволяет оптимизировать процесс. Например, вы можете сократить время смешивания, поскольку четко видите, когда смешивание завершено. Таким образом, с помощью Вы можете повысить производительность, сэкономить энергию и сократить количество отходов по сравнению с менее оптимизированной обработкой».
Цель № 2: Расширение знаний о процессах и их визуализация. Что касается таких процессов, как агрегирование, Ярвеляйнен говорит: «Вы не увидите много информации на простом снимке. Вы просто берете образец, идете в лабораторию и смотрите, как все было несколько минут или часов назад. Это как ехать по шоссе каждый час. Откройте на минутку глаза и попытайтесь предугадать, куда пойдет дорога». Саусе соглашается, отмечая, что сенсорная сеть, разработанная в CosiMo, «помогает нам получить полную картину процесса и поведения материала. Мы можем видеть локальные эффекты в процессе в ответ на изменения толщины детали или встроенных материалов, таких как пенопласт. Мы пытаемся предоставить информацию о том, что на самом деле происходит в форме. Это позволяет нам определять различную информацию, такую как форма фронта потока, время прибытия каждой части и степень агрегации в каждом месте расположения датчика».
Collo сотрудничает с производителями эпоксидных клеев, красок и даже пива, чтобы создавать профили процесса для каждой произведенной партии. Теперь каждый производитель может просматривать динамику своего процесса и устанавливать более оптимизированные параметры с оповещениями, которые позволяют вмешаться, когда партия выходит за пределы спецификации. Это помогает стабилизировать и улучшить качество.
Видео фронта потока в детали CosiMo (вход для впрыска — белая точка в центре) в зависимости от времени на основе данных измерений от сети датчиков в пресс-форме. Изображение предоставлено: проект CosiMo, DLR ZLP, Аугсбург, Университет Аугсбург
«Я хочу знать, что происходит во время изготовления детали, а не открывать коробку и смотреть, что происходит потом», — говорит Карапапас из Meggitt. «Продукты, которые мы разработали с использованием диэлектрических датчиков Крэнфилда, позволили нам увидеть процесс на месте, и мы также смогли чтобы проверить отверждение смолы». Используя все шесть типов датчиков, описанных ниже (это не исчерпывающий список, а лишь небольшой выбор, поставщики тоже), можно контролировать отверждение/полимеризацию и поток смолы. Некоторые датчики имеют дополнительные возможности, а комбинированные типы датчиков могут расширить возможности отслеживания и визуализации. во время формования композитов. Это было продемонстрировано во время CosiMo, где для измерения температуры и давления использовались ультразвуковые, диэлектрические и пьезорезистивные датчики для измерения температуры и давления компании Kistler (Винтертур, Швейцария).
Цель №3: сократить время цикла. Датчики Collo могут измерять однородность двухкомпонентной быстроотверждаемой эпоксидной смолы, когда части A и B смешиваются и впрыскиваются во время RTM и в каждом месте формы, где расположены такие датчики. Это может помочь смолы с более быстрым отверждением для таких применений, как Urban Air Mobility (UAM), которые обеспечат более быстрые циклы отверждения по сравнению с нынешними однокомпонентными эпоксидными смолами, такими как RTM6.
Датчики Collo также могут отслеживать и визуализировать дегазацию, впрыскивание и отверждение эпоксидной смолы, а также завершение каждого процесса. Завершение отверждения и других процессов на основе фактического состояния обрабатываемого материала (по сравнению с традиционными рецептами времени и температуры) называется управлением состоянием материала. (MSM). Такие компании, как AvPro (Норман, Оклахома, США), десятилетиями используют MSM для отслеживания изменений в материалах деталей и процессах, поскольку они преследуют конкретные цели по температуре стеклования (Tg), вязкости, полимеризации и / или кристаллизация. Например, сеть датчиков и цифровой анализ в CosiMo использовались для определения минимального времени, необходимого для нагрева пресса RTM и пресс-формы, и выяснилось, что 96% максимальной полимеризации достигается за 4,5 минуты.
Поставщики диэлектрических датчиков, такие как Lambient Technologies (Кембридж, Массачусетс, США), Netzsch (Зельб, Германия) и Synthesites (Uccle, Бельгия), также продемонстрировали свою способность сокращать время цикла. Проект исследований и разработок Synthesites с производителями композитов Hutchinson (Париж, Франция) ) и Bombardier Belfast (теперь Spirit AeroSystems (Белфаст, Ирландия)) сообщают, что на основе измерений сопротивления смолы и температуры в реальном времени с помощью устройства сбора данных Optimold и программного обеспечения Optiview преобразуются в расчетную вязкость и Tg. «Производители могут видеть Tg. в режиме реального времени, чтобы они могли решить, когда остановить цикл отверждения», — объясняет Никос Пантелелис, директор Synthesites. «Им не нужно ждать завершения цикла переноса, который длится дольше, чем необходимо. Например, традиционный цикл для RTM6 — это 2-часовое полное отверждение при температуре 180°C. Мы видели, что в некоторых геометриях это время можно сократить до 70 минут. Это также было продемонстрировано в проекте INNOTOOL 4.0 (см. «Ускорение RTM с помощью датчиков теплового потока»), где использование датчика теплового потока сократило цикл отверждения RTM6 со 120 минут до 90 минут.
Цель № 4: Управление адаптивными процессами с обратной связью. Для проекта CosiMo конечной целью является автоматизация управления с обратной связью во время производства композитных деталей. Это также цель проектов ZAero и iComposite 4.0, о которых сообщает CW в 2020 г. (снижение затрат на 30–50 %). Обратите внимание, что они включают в себя разные процессы — автоматическую укладку ленты препрега (ZAero) и предварительное формование распылением волокон по сравнению с T-RTM высокого давления в CosiMo для RTM с быстроотверждаемой эпоксидной смолой (iComposite 4.0). Все из этих проектов используются датчики с цифровыми моделями и алгоритмами для моделирования процесса и прогнозирования результата готовой детали.
Управление процессом можно рассматривать как серию шагов, пояснил Саус. Первым шагом является интеграция датчиков и технологического оборудования, сказал он, «чтобы визуализировать то, что происходит в черном ящике, и параметры, которые нужно использовать. Остальные несколько шагов, возможно, половина управления с обратной связью, — это возможность нажать кнопку остановки, чтобы вмешаться, настроить процесс и предотвратить бракованные детали. В качестве последнего шага вы можете разработать цифрового двойника, который можно автоматизировать, но который также требует инвестиций в методы машинного обучения». В CosiMo эти инвестиции позволяют датчикам передавать данные в цифрового двойника. Анализ границ (расчеты, выполняемые на границе производственной линии, по сравнению с расчетами из центрального хранилища данных) затем используется для прогнозирования динамики фронта потока, объемного содержания волокон на текстильную преформу. и потенциальные сухие пятна. «В идеале вы можете установить настройки, обеспечивающие управление и настройку процесса с обратной связью», — сказал Саус. «Они будут включать такие параметры, как давление впрыска, давление пресс-формы и температура. Вы также можете использовать эту информацию для оптимизации вашего материала».
При этом компании используют датчики для автоматизации процессов. Например, Synthesites работает со своими клиентами над интеграцией датчиков с оборудованием, позволяющим закрывать впускное отверстие для смолы после завершения инфузии или включать термопресс, когда достигается целевое отверждение.
Ярвеляйнен отмечает, что для того, чтобы определить, какой датчик лучше всего подходит для каждого варианта использования, «необходимо понять, какие изменения в материале и процессе вы хотите отслеживать, а затем вам понадобится анализатор». Анализатор получает данные, собранные запросчиком или блоком сбора данных. необработанные данные и преобразуют их в информацию, пригодную для использования производителем. «На самом деле вы видите, что многие компании интегрируют датчики, но при этом они ничего не делают с данными», — сказал Саус. Что необходимо, объяснил он, — это «система сбора данных, а также архитектуры хранения данных, позволяющей обрабатывать данные».
«Конечные пользователи не хотят просто видеть необработанные данные», — говорит Ярвеляйнен. «Они хотят знать: «Оптимизирован ли процесс?». Когда можно будет сделать следующий шаг?» Для этого вам необходимо объединить несколько датчиков. для анализа, а затем использовать машинное обучение, чтобы ускорить процесс». Этот подход к анализу кромок и машинному обучению, используемый командой Collo и CosiMo, может быть реализован с помощью карт вязкости, численных моделей фронта течения смолы и визуализации возможности окончательного контроля параметров процесса и оборудования.
Optimold — это анализатор, разработанный компанией Synthesites для своих диэлектрических датчиков. Управляемый программным обеспечением Synthesites Optiview, прибор Optimold использует измерения температуры и сопротивления смолы для расчета и отображения графиков в реальном времени для мониторинга состояния смолы, включая соотношение компонентов смеси, химическое старение, вязкость, Tg. и степень отверждения. Его можно использовать в процессах формования препрегов и жидкости. Для мониторинга потока используется отдельный блок Optiflow. Компания Synthesites также разработала симулятор отверждения, который не требует наличия датчика отверждения в форме или детали, а вместо этого использует датчик температуры и образцы смолы/препрега в этом анализаторе. «Мы используем этот современный метод для инфузии и отверждения клея при производстве лопастей ветряных турбин», — сказал Никос Пантелелис, директор Synthesites.
Системы управления процессами Synthesites объединяют датчики, блоки сбора данных Optiflow и/или Optimold, а также программное обеспечение OptiView и/или Online Resin Status (ORS). Изображение предоставлено: Synthesites, под редакцией The CW.
Поэтому большинство поставщиков датчиков разработали свои собственные анализаторы, некоторые используют машинное обучение, а некоторые нет. Но производители композитных материалов также могут разрабатывать свои собственные системы или покупать готовые инструменты и модифицировать их в соответствии с конкретными потребностями. Однако возможности анализатора широки. только один фактор, который следует учитывать. Есть много других.
Контакт также является важным фактором при выборе датчика для использования. Возможно, датчик должен контактировать с материалом, опросчиком или с ними обоими. Например, датчики теплового потока и ультразвуковые датчики можно вставить в форму RTM на расстоянии 1–20 мм от поверхность – точный мониторинг не требует контакта с материалом в форме. Ультразвуковые датчики также могут опрашивать детали на разной глубине в зависимости от используемой частоты. Электромагнитные датчики Collo также могут считывать глубину жидкостей или деталей – 2-10 см, в зависимости от от частоты допроса – и через неметаллические контейнеры или инструменты, контактирующие со смолой.
Однако магнитные микропровода (см. «Бесконтактный мониторинг температуры и давления внутри композитов») в настоящее время являются единственными датчиками, способными опрашивать композиты на расстоянии 10 см. Это связано с тем, что для получения ответа от датчика используется электромагнитная индукция, которая встроен в композитный материал. Микропроводной датчик ThermoPulse AvPro, встроенный в клеевой слой, был проверен через ламинат из углеродного волокна толщиной 25 мм для измерения температуры во время процесса соединения. Поскольку микропровода имеют волосатый диаметр 3-70 микрон, они не влияют на характеристики композита или клеевого соединения. При немного большем диаметре (100–200 микрон) волоконно-оптические датчики также могут быть встроены без ухудшения структурных свойств. Однако, поскольку для измерения используется свет, волоконно-оптические датчики должны иметь проводное соединение с Аналогично, поскольку диэлектрические датчики используют напряжение для измерения свойств смолы, они также должны быть подключены к опроснику, и большинство из них также должно находиться в контакте со смолой, которую они контролируют.
Датчик Collo Probe (вверху) можно погружать в жидкость, а пластину Collo (внизу) устанавливать в стенку резервуара/смесительного резервуара или технологического трубопровода/подающей линии. Изображение предоставлено: ColloidTek Oy
Температурная способность датчика является еще одним ключевым фактором. Например, большинство имеющихся в наличии ультразвуковых датчиков обычно работают при температуре до 150 °C, но детали из CosiMo необходимо формовать при температуре выше 200 °C. Поэтому UNA пришлось разработать ультразвуковой датчик с такой возможностью. Одноразовые диэлектрические датчики Lambient можно использовать на поверхностях деталей при температуре до 350°C, а многоразовые датчики, встраиваемые в форму, можно использовать при температуре до 250°C. Компания RVMagnetics (Кошице, Словакия) разработала микропроводной датчик для композитных материалов, выдерживающих отверждение при 500°C. Хотя сама технология датчика Collo не имеет теоретического предела температуры, экран из закаленного стекла для пластины Collo и новый корпус из полиэфирэфиркетона (PEEK) для зонда Collo проходят испытания. По словам Ярвеляйнена, для непрерывной работы при температуре 150°C. Тем временем компания PhotonFirst (Алкмаар, Нидерланды) использовала полиимидное покрытие, чтобы обеспечить рабочую температуру 350°C для своего оптоволоконного датчика для проекта SuCoHS, для обеспечения устойчивого и экономичного эффективный высокотемпературный композит.
Еще одним фактором, который следует учитывать, особенно при установке, является то, измеряет ли датчик в одной точке или представляет собой линейный датчик с несколькими точками измерения. Например, оптоволоконные датчики Com&Sens (Eke, Бельгия) могут иметь длину до 100 метров и оснащены до 40 чувствительных точек с волоконной решеткой Брэгга (FBG) с минимальным расстоянием между ними 1 см. Эти датчики использовались для мониторинга структурного состояния (SHM) композитных мостов длиной 66 метров и мониторинга потока смолы во время инфузии больших настилов моста. Установка отдельные точечные датчики для такого проекта потребуют большого количества датчиков и большого времени на установку. NCC и Университет Крэнфилда заявляют об аналогичных преимуществах своих линейных диэлектрических датчиков. По сравнению с одноточечными диэлектрическими датчиками, предлагаемыми Lambient, Netzsch и Synthesites, С помощью нашего линейного датчика мы можем непрерывно контролировать поток смолы по всей длине, что значительно сокращает количество датчиков, необходимых для детали или инструмента».
AFP NLR для оптоволоконных датчиков В 8-й канал кориолисовой головки AFP встроен специальный блок, позволяющий разместить четыре массива волоконно-оптических датчиков на высокотемпературной композитной испытательной панели, армированной углеродным волокном. Изображение предоставлено: SuCoHS Project, NLR
Линейные датчики также помогают автоматизировать установку. В проекте SuCoHS компания Royal NLR (Голландский аэрокосмический центр, Маркнесс) разработала специальное устройство, интегрированное в 8-канальную головку автоматизированного размещения волокон (AFP) компании Coriolis Composites (Кевен, Франция) для встраивания четырех массивов ( отдельные оптоволоконные линии), каждая из которых имеет от 5 до 6 датчиков ВБР (всего PhotonFirst предлагает 23 датчика), в испытательных панелях из углеродного волокна. Компания RVMagnetics разместила свои микропроводные датчики в арматуре из пултрудированного стеклопластика. долго для большинства композитных микропроводов], но автоматически размещаются непрерывно при производстве арматуры», — сказал Ратислав Варга, соучредитель RVMagnetics. «У вас микропровод с микропроводом длиной 1км. катушки нити и подавать ее на установку по производству арматуры, не меняя способа изготовления арматуры». Тем временем Com&Sens работает над автоматизированной технологией внедрения оптоволоконных датчиков в процессе намотки нити в сосуды под давлением.
Из-за своей способности проводить электричество углеродное волокно может вызвать проблемы с диэлектрическими датчиками. В диэлектрических датчиках используются два электрода, расположенные близко друг к другу. «Если волокна замыкают электроды, происходит короткое замыкание датчика», — объясняет основатель Lambient Хуан Ли. В этом случае используйте фильтр. «Фильтр пропускает смолу через датчики, но изолирует их от углеродного волокна». В линейном диэлектрическом датчике, разработанном Университетом Крэнфилда и NCC, используется другой подход, включающий две витые пары медных проводов. При подаче напряжения между проводами создается электромагнитное поле, которое используется для измерения импеданса смолы. Провода имеют покрытие. с изоляционным полимером, который не влияет на электрическое поле, но предотвращает короткое замыкание углеродного волокна.
Конечно, стоимость также является проблемой. Com&Sens заявляет, что средняя стоимость одной точки измерения FBG составляет 50–125 евро, которая может снизиться примерно до 25–35 евро при использовании партиями (например, для 100 000 сосудов под давлением). лишь часть текущих и прогнозируемых производственных мощностей композитных сосудов под давлением, см. статью CW о водороде за 2021 год.) Карапапас из Meggitt говорит, что он получил предложения на оптоволоконные линии с датчиками FBG по средней цене 250 фунтов стерлингов за датчик (≈300 евро за датчик), опросник стоит около 10 000 фунтов стерлингов (12 000 евро). «Линейный диэлектрический датчик, который мы тестировали, больше напоминал проволоку с покрытием, которую можно купить в магазине», — добавил он. «Запросчик, который мы используем», — добавляет Алекс Скордос, читатель ( старший научный сотрудник) в области композитных технологий в Университете Крэнфилда, «представляет собой анализатор импеданса, который очень точен и стоит не менее 30 000 фунтов стерлингов [≈ 36 000 евро]. Но NCC использует гораздо более простой опросник, который в основном состоит из готовых модули от коммерческой компании Advise Deta [Бедфорд, Великобритания]». Компания Synthesites предлагает 1190 евро за датчики, встраиваемые в форму, и 20 евро за датчики одноразового использования или детали. В евро Optiflow оценивается в 3900 евро, а Optimold — в 7200 евро, с возрастающими скидками на несколько блоков анализаторов. Эти цены включают программное обеспечение Optiview и все необходимые необходимая поддержка, сказал Пантелелис, добавив, что производители ветряных лопастей экономят 1,5 часа за цикл, добавляют лопасти на каждую линию в месяц и сокращают потребление энергии на 20 процентов, при этом окупаемость инвестиций составляет всего четыре месяца.
Компании, использующие датчики, получат преимущество по мере развития цифрового производства композитов 4.0. Например, говорит Грегуар Бодюэн, директор по развитию бизнеса Com&Sens: «Поскольку производители сосудов под давлением пытаются уменьшить вес, использование материалов и стоимость, они могут использовать наши датчики, чтобы оправдать их конструкции и контролировать производство по мере достижения ими требуемого уровня к 2030 году. Те же датчики, которые используются для оценки уровней напряжения внутри слоев во время намотки и отверждения, также могут контролировать целостность резервуара в течение тысяч циклов заправки, прогнозировать необходимое техническое обслуживание и проходить повторную сертификацию в конце проектирования. жизнь. Мы можем. Пул данных цифрового двойника предоставляется для каждого произведенного композитного сосуда под давлением, а также разрабатывается решение для спутников».
Использование цифровых двойников и потоков Com&Sens работает с производителем композитов над использованием своих оптоволоконных датчиков для обеспечения потока цифровых данных при проектировании, производстве и обслуживании (справа) для поддержки цифровых идентификационных карт, поддерживающих цифровой двойник каждой изготовленной детали (слева). Изображение предоставлено: Com&Sens и рисунок 1: «Инжиниринг с использованием цифровых потоков», авторы: В. Сингх, К. Уилкокс.
Таким образом, данные датчиков поддерживают цифрового двойника, а также цифровую нить, которая охватывает проектирование, производство, обслуживание и устаревание. При анализе с использованием искусственного интеллекта и машинного обучения эти данные возвращаются в проектирование и обработку, повышая производительность и устойчивость. также изменил способ совместной работы цепочек поставок. Например, производитель клея Kiilto (Тампере, Финляндия) использует датчики Collo, чтобы помочь своим клиентам контролировать соотношение компонентов A, B и т. д. в их оборудовании для смешивания многокомпонентного клея». Kiilto теперь может корректировать состав своих клеев для отдельных клиентов, — говорит Ярвеляйнен, — но это также позволяет Kiilto понять, как смолы взаимодействуют в процессах клиентов и как клиенты взаимодействуют со своей продукцией, что меняет способы поставок. Цепи могут работать вместе».
OPTO-Light использует датчики Kistler, Netzsch и Synthesites для контроля отверждения деталей из углепластика, отформованных из термопласта и эпоксидной смолы. Изображение предоставлено: AZL
Датчики также поддерживают инновационные новые комбинации материалов и процессов. Как описано в статье CW 2019 года о проекте OPTO-Light (см. «Термопластиковые термореактивные материалы, 2-минутный цикл, одна батарея»), компания AZL Aachen (Аахен, Германия) использует двухэтапный метод процесс горизонтального сжатия одного препрега из углеродного волокна/эпоксидной смолы To (UD), а затем формования с 30% армированным коротким стекловолокном PA6. Ключевым моментом является лишь частичное отверждение препрега, чтобы оставшаяся реакционная способность эпоксидной смолы могла обеспечить приклеивание к термопласту. .AZL использует анализаторы Optimold и Netzsch DEA288 Epsilon с диэлектрическими датчиками Synthesites и Netzsch, а также датчиками Kistler в форме и программным обеспечением DataFlow для оптимизации литья под давлением». понять состояние отверждения, чтобы добиться хорошего соединения с термопластическим формованием», — объясняет инженер-исследователь AZL Ричард Шарс. «В будущем процесс может стать адаптивным и интеллектуальным, вращение процесса будет запускаться по сигналам датчиков».
Однако, по словам Ярвеляйнен, существует фундаментальная проблема: «Это непонимание клиентами того, как интегрировать эти различные датчики в свои процессы. В большинстве компаний нет экспертов по датчикам». В настоящее время путь вперед требует, чтобы производители датчиков и клиенты обменивались информацией взад и вперед. Такие организации, как AZL, DLR (Аугсбург, Германия) и NCC, развивают опыт работы с несколькими датчиками. Саус сказал, что в UNA есть группы, а также дочерние компании. компании, которые предлагают интеграцию датчиков и услуги цифровых двойников. Он добавил, что производственная сеть искусственного интеллекта в Аугсбурге арендовала для этой цели объект площадью 7000 квадратных метров, «расширяя план развития CosiMo до очень широкого охвата, включая связанные ячейки автоматизации, где промышленные партнеры сможет размещать машины, запускать проекты и учиться интегрировать новые решения искусственного интеллекта».
Карапапас сказал, что демонстрация диэлектрического датчика Meggitt в NCC была лишь первым шагом в этом направлении. нужны и какие материалы заказать. Цифровая автоматизация развивается».
Добро пожаловать в онлайн-источник SourceBook, который соответствует ежегодному печатному изданию CompositesWorld «Руководства для покупателей отрасли композитов SourceBook».
Spirit AeroSystems внедряет интеллектуальный дизайн Airbus для центрального фюзеляжа и передних лонжеронов A350 в Кингстоне, Северная Каролина
Время публикации: 20 мая 2022 г.
