Í leitinni að sjálfbærni eru skynjarar að draga úr lotutíma, orkunotkun og sóun, gera sjálfvirkan stjórnun á lokuðu ferli og auka þekkingu, sem opnar nýja möguleika fyrir snjalla framleiðslu og mannvirki.#skynjarar #sjálfbærni #SHM
Skynjarar vinstra megin (efst til neðst): hitaflæði (TFX), in-mold dielectrics (Lambient), ultrasonics (University of Augsburg), einnota raftæki (Synthesites) og á milli smápeninga og hitaeininga Microwire (AvPro). Gröf (efst, réttsælis): Collo dilectric constant (CP) á móti Collo jónandi seigju (CIV), resin viðnám á móti tíma (Synthesites) og stafrænt líkan af caprolactam ígræddum forformum með rafsegulskynjara (CosiMo verkefni, DLR ZLP, Háskólinn í Augsburg).
Þegar alþjóðlegur iðnaður heldur áfram að koma út úr COVID-19 heimsfaraldrinum hefur hann færst yfir í að forgangsraða sjálfbærni, sem krefst þess að draga úr sóun og neyslu auðlinda (svo sem orku, vatns og efna). Þess vegna verður framleiðsla að verða skilvirkari og snjallari .En þetta krefst upplýsinga. Fyrir samsett efni, hvaðan koma þessi gögn?
Eins og lýst er í 2020 Composites 4.0 greinaröð CW, að skilgreina þær mælingar sem þarf til að bæta gæði og framleiðslu hluta, og skynjarana sem þarf til að ná þeim mælingum, er fyrsta skrefið í snjallframleiðslu. Á árunum 2020 og 2021 greindi CW frá skynjurum—rafmagns. skynjarar, hitaflæðisskynjarar, ljósleiðaraskynjarar og snertilausir skynjarar sem nota úthljóðs- og rafsegulbylgjur – auk verkefna sem sýna fram á getu þeirra (sjá efnissett CW skynjara á netinu). Þessi grein byggir á þessari skýrslu með því að fjalla um skynjara sem notaðir eru í samsettum efni, fyrirheitna kosti þeirra og áskoranir, og tæknilegt landslag í þróun. Athyglisvert er að fyrirtæki sem eru að koma fram sem leiðandi í samsettum iðnaði eru nú þegar að kanna og vafra um þetta rými.
Skynjaranet í CosiMo. Net 74 skynjara – þar af 57 úthljóðsskynjarar þróaðir við háskólann í Augsburg (sýnt til hægri, ljósbláir punktar í efri og neðri hluta mótsins) – eru notaðar fyrir sýnikennslulok fyrir T-RTM mótun CosiMo verkefni fyrir hitaþjálu samsettar rafhlöður. Myndinneign: CosiMo verkefni, DLR ZLP Augsburg, Háskólinn í Augsburg
Markmið #1: Spara peninga. Blogg CW desember 2021, „Sérsniðnir ultrasonic sensors for Composite Process Optimization and Control,“ lýsir vinnu við háskólann í Augsburg (UNA, Augsburg, Þýskalandi) við að þróa net 74 skynjara sem Fyrir CosiMo verkefni til að framleiða EV rafhlöðuhlíf sýnishorn (samsett efni í snjöllum flutningum). Hluturinn er framleiddur með hitaþjálu plastefnisflutningsmótun (T-RTM), sem fjölliðar kaprolaktam einliða á staðnum í pólýamíð 6 (PA6) samsett efni. Markus Sause, prófessor hjá UNA og yfirmaður gervigreindar (AI) framleiðslunets UNA í Augsburg, útskýrir hvers vegna skynjarar eru svo mikilvægir: „Stærsti kosturinn sem við bjóðum upp á er að sjá hvað er að gerast inni í svarta kassanum meðan á vinnslu stendur. Eins og er, hafa flestir framleiðendur takmörkuð kerfi til að ná þessu. Til dæmis nota þeir mjög einfalda eða sérstaka skynjara þegar þeir nota trjákvoðainnrennsli til að búa til stóra flugrýmishluta. Ef innrennslisferlið fer úrskeiðis ertu í grundvallaratriðum með stórt rusl. En ef þú ert með lausnarlausnir til að skilja hvað fór úrskeiðis í framleiðsluferlinu og hvers vegna, geturðu lagað það og lagað það og sparað þér mikla peninga.“
Hitaeining er dæmi um „einfaldan eða sértækan skynjara“ sem hefur verið notaður í áratugi til að fylgjast með hitastigi samsettra lagskipta við herðingu í autoclave eða ofni. Þau eru jafnvel notuð til að stjórna hitastigi í ofnum eða hitateppi til að lækna samsetta viðgerðarplástra með því að nota hitabindiefni.Kvoðaframleiðendur nota margs konar skynjara á rannsóknarstofunni til að fylgjast með breytingum á seigju trjákvoða með tímanum og hitastigi til að þróa lækningablöndur. Það sem er hins vegar að koma fram er skynjaranet sem getur séð og stjórnað framleiðsluferlinu á staðnum út frá margar breytur (td hitastig og þrýstingur) og ástand efnisins (td seigja, samsöfnun, kristöllun).
Til dæmis notar úthljóðsskynjarinn, sem þróaður var fyrir CosiMo verkefnið, sömu meginreglur og úthljóðsskoðun, sem hefur orðið uppistaðan í óeyðandi prófunum (NDI) á fullunnum samsettum hlutum.Petros Karapapas, aðalverkfræðingur hjá Meggitt (Loughborough, Bretlandi), sagði: "Markmið okkar er að lágmarka þann tíma og vinnu sem þarf til skoðunar eftir framleiðslu á framtíðaríhlutum þegar við förum í átt að stafrænni framleiðslu." Samstarf Materials Center (NCC, Bristol, Bretlandi) til að sýna fram á vöktun á Solvay (Alpharetta, GA, Bandaríkjunum) EP 2400 hring á RTM með því að nota línulegan rafskynjara sem þróaður var við Cranfield háskólann (Cranfield, Bretlandi). 1,3 m á lengd, 0,8 m á breidd og 0,4 m djúp samsett skel fyrir varmaskipti í flugvélahreyfli.“Þegar við skoðuðum hvernig hægt væri að búa til stærri samsetningar með meiri framleiðni, höfðum við ekki efni á að gera allar hefðbundnar eftirvinnsluskoðanir og prófun á hverjum hluta,“ sagði Karapapas.“ Núna gerum við prófunarplötur við hliðina á þessum RTM hlutum og gerum síðan vélrænar prófanir til að sannreyna lækningarferlið. En með þessum skynjara er það ekki nauðsynlegt.“
Collo Probe er sökkt í málningarblöndunarílátið (grænn hringur efst) til að greina hvenær blöndun er lokið, sem sparar tíma og orku. Myndinneign: ColloidTek Oy
„Markmið okkar er ekki að vera annað rannsóknarstofutæki, heldur að einbeita sér að framleiðslukerfum,“ segir Matti Järveläinen, forstjóri og stofnandi ColloidTek Oy (Kolo, Tampere, Finnland). Bloggið CW janúar 2022 „Fingerprint Liquids for Composites“ kannar Collo's samsetning rafsegulsviðsskynjara, merkjavinnslu og gagnagreiningar til að mæla „fingrafar“ hvers kyns vökva eins og einliða, kvoða eða lím.“Það sem við bjóðum upp á er ný tækni sem veitir beina endurgjöf í rauntíma, svo þú getir skilja betur hvernig ferlið þitt virkar í raun og veru og bregðast við þegar hlutirnir fara úrskeiðis,“ segir Järveläinen. „Nemjarar okkar umbreyta rauntímagögnum í skiljanlegt og framkvæmanlegt eðlisfræðilegt magn, svo sem rheological seigju, sem gerir ferla fínstillingu kleift. Til dæmis er hægt að stytta blöndunartímann því þú sérð vel hvenær blöndun er lokið. Þess vegna, með Þú getur aukið framleiðni, sparað orku og minnkað rusl samanborið við minna bjartsýni vinnslu.“
Markmið #2: Auka ferlaþekkingu og sjónræningu. Fyrir ferla eins og samsöfnun segir Järveläinen: „Þú sérð ekki miklar upplýsingar frá aðeins skyndimynd. Þú ert bara að taka sýnishorn og fara inn í rannsóknarstofuna og skoða hvernig það var fyrir mínútum eða klukkustundum síðan. Þetta er eins og að keyra á þjóðveginum, á klukkutíma fresti Opnaðu augun í eina mínútu og reyndu að spá fyrir um hvert vegurinn liggur.“ Sause er sammála því og tekur fram að skynjaranetið sem þróað er í CosiMo „hjálpar okkur að fá heildarmynd af ferlinu og efnishegðun. Við getum séð staðbundin áhrif í ferlinu, til að bregðast við breytingum á hlutaþykkt eða samþættum efnum eins og froðukjarna. Það sem við erum að reyna að gera er að veita upplýsingar um hvað er í raun að gerast í myglunni. Þetta gerir okkur kleift að ákvarða ýmsar upplýsingar eins og lögun flæðisframhliðarinnar, komu hvers hlutastarfs og hversu mikil samsöfnun er á hverjum skynjarastað.“
Collo vinnur með framleiðendum epoxýlíma, málningar og jafnvel bjórs til að búa til vinnslusnið fyrir hverja framleiðslulotu. Nú getur hver framleiðandi skoðað gangverkið í ferlinu sínu og stillt fínstilltari færibreytur, með viðvörunum til að grípa inn í þegar lotur eru utan forskriftar. Þetta hjálpar koma á stöðugleika og bæta gæði.
Myndband af flæðisframhliðinni í CosiMo hluta (innsprautunarinngangur er hvíti punkturinn í miðjunni) sem fall af tíma, byggt á mæligögnum frá skynjaraneti í mold. Myndinneign: CosiMo verkefni, DLR ZLP Augsburg, University of Augsburg
„Ég vil vita hvað gerist við framleiðslu hluta, ekki opna kassann og sjá hvað gerist á eftir,“ segir Karapapas hjá Meggitt.“ Vörurnar sem við þróuðum með rafskynjara Cranfield gerðu okkur kleift að sjá ferlið á staðnum og við gátum líka til að sannreyna lækningu plastefnisins. Með því að nota allar sex gerðir skynjara sem lýst er hér að neðan (ekki tæmandi listi, bara lítið úrval, birgja líka), getur fylgst með lækningu/fjölliðun og plastefnisflæði. Þetta var sýnt fram á í CosiMo, sem notaði ultrasonic, dielectric og piezoresistive in-mode skynjara fyrir hita- og þrýstingsmælingar af Kistler (Winterthur, Sviss).
Markmið #3: Minnka hringrásartíma. Collo-skynjarar geta mælt einsleitni tveggja hluta hraðherðandi epoxý þar sem hlutum A og B er blandað saman og sprautað í RTM og á hverjum stað í mótinu þar sem slíkir skynjarar eru settir. Þetta gæti hjálpað til við að gera kleift hraðari læknandi kvoða fyrir forrit eins og Urban Air Mobility (UAM), sem myndi veita hraðari lækningalotu samanborið við núverandi einhluta epoxý eins og RTM6.
Collo skynjarar geta einnig fylgst með og séð fyrir epoxý sem er afgasað, sprautað og hert, og þegar hverju ferli er lokið. Að klára ráðhús og aðra ferla sem byggjast á raunverulegu ástandi efnisins sem unnið er með (á móti hefðbundnum tíma- og hitauppskriftum) er kallað efnisstjórnun (MSM).Fyrirtæki eins og AvPro (Norman, Oklahoma, Bandaríkjunum) hafa stundað MSM í áratugi til að fylgjast með breytingum á efnum og ferlum hluta þar sem það leitast eftir sérstökum markmiðum um glerbreytingshitastig (Tg), seigju, fjölliðun og/eða kristöllun .Til dæmis var net skynjara og stafræn greining í CosiMo notað til að ákvarða lágmarkstíma sem þarf til að hita upp RTM pressuna og mótið og kom í ljós að 96% af hámarksfjölliðuninni náðist á 4,5 mínútum.
Birgjar rafskynjara eins og Lambient Technologies (Cambridge, MA, Bandaríkjunum), Netzsch (Selb, Þýskalandi) og Synthesites (Uccle, Belgíu) hafa einnig sýnt fram á getu sína til að stytta hringrásartíma. R&D verkefni Synthesites með samsettum framleiðendum Hutchinson (París, Frakklandi) ) og Bombardier Belfast (nú Spirit AeroSystems (Belfast, Írland)) greinir frá því að byggt á rauntímamælingum á resínviðnám og hitastigi, í gegnum Optimold gagnasöfnunareininguna sína og Optiview Software breytist í áætlaða seigju og Tg.“Framleiðendur geta séð Tg. í rauntíma, svo þeir geti ákveðið hvenær þeir eigi að stöðva hertunarferlið,“ útskýrir Nikos Pantelelis, forstöðumaður gerviefna. „Þeir þurfa ekki að bíða eftir að ljúka yfirfærslulotu sem er lengri en nauðsynlegt er. Til dæmis er hefðbundin lota fyrir RTM6 2 tíma full lækning við 180°C. Við höfum séð að þetta er hægt að stytta í 70 mínútur í sumum rúmfræði. Þetta var einnig sýnt fram á í INNOTOOL 4.0 verkefninu (sjá „Hröðun RTM með varmaflæðiskynjara“), þar sem notkun hitaflæðisnema stytti RTM6 lækningarferilinn úr 120 mínútum í 90 mínútur.
Markmið #4: Stýring með lokuðu lykkju á aðlögunarferlum. Fyrir CosiMo verkefnið er lokamarkmiðið að gera sjálfvirka stjórn á lokuðu lykkju við framleiðslu á samsettum hlutum. Þetta er einnig markmið ZAero og iComposite 4.0 verkefnanna sem CW greindi frá í 2020 (30-50% kostnaðarlækkun).Athugið að þetta felur í sér mismunandi ferla – sjálfvirka staðsetningu á prepreg límbandi (ZAero) og trefjaúðaformi samanborið við háþrýstings T-RTM í CosiMo fyrir RTM með hraðherðandi epoxý (iComposite 4.0).Allt þessara verkefna nota skynjara með stafrænum líkönum og reikniritum til að líkja eftir ferlinu og spá fyrir um útkomu fullunnar hluta.
Líta má á vinnslustýringu sem röð skrefa, útskýrði Sause. Fyrsta skrefið er að samþætta skynjara og vinnslubúnað, sagði hann, „til að sjá hvað er að gerast í svarta kassanum og færibreyturnar sem á að nota. Hin fáu skrefin, kannski helmingur stjórnunar með lokuðu lykkju, eru að geta ýtt á stöðvunarhnappinn til að grípa inn í, stilla ferlið og koma í veg fyrir að hlutum sé hafnað. Sem lokaskref geturðu þróað stafrænan tvíbura, sem hægt er að gera sjálfvirkan, en krefst líka fjárfestingar í vélanámsaðferðum. Í CosiMo gerir þessi fjárfesting skynjara kleift að fæða gögn inn í stafræna tvíburann, Edge-greining (útreikningar gerðir á jaðri framleiðslulínunnar á móti útreikningum frá miðlægri gagnageymslu) er síðan notaður til að spá fyrir um gangflæði að framan, magn trefja í hverju textílformi og hugsanlega þurra bletti.“ Helst geturðu komið á stillingum til að virkja lokaða lykkjustýringu og stillingu í ferlinu,“ sagði Sause.“ Þetta mun innihalda breytur eins og innspýtingarþrýsting, mótþrýsting og hitastig. Þú getur líka notað þessar upplýsingar til að fínstilla efnið þitt.
Þar með nota fyrirtæki skynjara til að gera ferla sjálfvirkan. Til dæmis vinnur Synthesites með viðskiptavinum sínum að því að samþætta skynjara við búnað til að loka plastefnisinntakinu þegar innrennsli er lokið, eða kveikja á hitapressunni þegar markmiðsmeðferð er náð.
Järveläinen bendir á að til að ákvarða hvaða skynjari er bestur fyrir hvert notkunartilvik, "þú þarft að skilja hvaða breytingar á efninu og ferlinu þú vilt fylgjast með, og þá þarftu að hafa greiningartæki." Greiningartæki aflar gagna sem safnað er af spyrjanda eða gagnaöflunareiningu. hrá gögn og umbreyta þeim í upplýsingar sem framleiðandinn notar."Þú sérð í raun mörg fyrirtæki samþætta skynjara, en síðan gera þau ekkert við gögnin," sagði Sause. Það sem þarf, útskýrði hann, er "kerfi gagnaöflun, sem og gagnageymsluarkitektúr til að geta unnið úr gögnunum.“
„Endanotendur vilja ekki bara sjá hrá gögn,“ segir Järveläinen. „Þeir vilja vita: „Er ferlið fínstillt?““ Hvenær er hægt að taka næsta skref?“ Til að gera þetta þarftu að sameina marga skynjara til greiningar og notaðu síðan vélanám til að flýta fyrir ferlinu.“ Þessari brúngreiningu og vélanámsaðferð sem Collo og CosiMo teymið notar er hægt að ná fram með seigjukortum, tölulegum líkönum af framhlið plastefnisflæðisins og hæfileikinn til að stjórna ferlibreytum og vélbúnaði er sýndur.
Optimold er greiningartæki þróað af Synthesites fyrir rafskynjara sína. Optimold einingin, sem er stjórnað af Optiview hugbúnaði Synthesites, notar hitastigs- og resínviðnámsmælingar til að reikna út og sýna rauntíma línurit til að fylgjast með stöðu trjákvoða, þar með talið blöndunarhlutfall, efnaöldrun, seigju, Tg og gráðu lækninga. Það er hægt að nota í prepreg og vökvamyndunarferli.Sérstök eining Optiflow er notuð til að fylgjast með flæði.Synthesites hefur einnig þróað hermishermi sem krefst ekki herðingarskynjara í mold eða hluta, en notar þess í stað a hitaskynjara og plastefni/prepreg sýni í þessari greiningareiningu. „Við erum að nota þessa nýjustu aðferð til innrennslis- og límhreinsunar fyrir framleiðslu vindmyllublaða,“ sagði Nikos Pantelelis, forstjóri Synthesites.
Ferlisstýringarkerfi frá Synthesites samþætta skynjara, Optiflow og/eða Optimold gagnaöflunareiningar og OptiView og/eða Online Resin Status (ORS) hugbúnað. Myndinneign: Synthesites, ritstýrt af The CW
Þess vegna hafa flestir skynjarabirgjar þróað sína eigin greiningartæki, sumir nota vélanám og sumir ekki. En samsettir framleiðendur geta einnig þróað sín eigin sérsniðnu kerfi eða keypt tæki og breytt þeim til að mæta sérstökum þörfum. Hins vegar er greiningargeta aðeins einn þáttur sem þarf að huga að. Það eru margir aðrir.
Snerting er einnig mikilvægt að huga að þegar valið er hvaða skynjara á að nota. Skynjarinn gæti þurft að vera í snertingu við efnið, spyrillinn eða bæði. Til dæmis er hægt að setja hitaflæðis- og úthljóðsskynjara í RTM mót 1-20 mm frá yfirborðið – nákvæm vöktun krefst ekki snertingar við efnið í mótinu. Úthljóðskynjarar geta einnig yfirheyrt hluta á mismunandi dýpi eftir því hvaða tíðni er notuð. Collo rafsegulskynjarar geta einnig lesið dýpt vökva eða hluta – 2-10 cm, allt eftir um tíðni yfirheyrslu – og í gegnum ílát sem ekki eru úr málmi eða verkfæri í snertingu við plastefnið.
Hins vegar eru segulmagnaðir örvírar (sjá „Snertilaus vöktun á hitastigi og þrýstingi inni í samsettum efnum“) einu skynjararnir sem geta yfirheyrt samsett efni í 10 cm fjarlægð. er fellt inn í samsetta efnið. ThermoPulse örvíraskynjari AvPro, sem er felldur inn í límbindingarlagið, hefur verið rannsakað í gegnum 25 mm þykkt koltrefjalagskipt til að mæla hitastig meðan á tengingarferlinu stendur. Þar sem örvírarnir eru með loðinn þvermál 3-70 míkron, þeir hafa ekki áhrif á afköst samsettra eða tengilína. Við aðeins stærri þvermál, 100-200 míkron, er einnig hægt að fella ljósleiðaraskynjara inn án þess að skerða byggingareiginleika. Hins vegar, vegna þess að þeir nota ljós til að mæla, verða ljósleiðarar að vera með vírtengingu við spyrjanda. Sömuleiðis, þar sem rafskynjarar nota spennu til að mæla eiginleika trjákvoða, verða þeir einnig að vera tengdir spyrli, og flestir verða einnig að vera í snertingu við plastefnið sem þeir eru að fylgjast með.
Collo Probe (efst) skynjari er hægt að dýfa í vökva, en Collo Plate (neðst) er sett upp í vegg íláts/blöndunaríláts eða vinnsluröra/fóðurlínu. Myndinneign: ColloidTek Oy
Hitastigsgeta skynjarans er annað lykilatriði. Til dæmis starfa flestir úthljóðsskynjarar frá hillunni við hitastig allt að 150°C, en hlutar í CosiMo þurfa að myndast við hitastig yfir 200°C. Þess vegna, UNA þurfti að hanna úthljóðsskynjara með þessa hæfileika. Einnota rafmagnsskynjara Lambient er hægt að nota á yfirborði hluta allt að 350°C, og hægt er að nota endurnýtanlega in-mold skynjara hans í allt að 250°C.RVmagnetics (Kosice, Slóvakía) hefur þróast örvíraskynjari hans fyrir samsett efni sem þolir herðingu við 500°C. Þó að Collo skynjaratæknin sjálf hafi engin fræðileg hitatakmörk eru hertu glerhlífin fyrir Collo Plate og nýja polyetheretherketone (PEEK) húsið fyrir Collo Probe bæði prófuð fyrir samfellda vinnu við 150°C, samkvæmt Järveläinen. Á sama tíma notaði PhotonFirst (Alkmaar, Hollandi) pólýimíðhúð til að veita 350°C rekstrarhitastig fyrir ljósleiðaraskynjara sína fyrir SuCoHS verkefnið, til sjálfbærrar og kostnaðar- áhrifarík háhitasamsetning.
Annar þáttur sem þarf að hafa í huga, sérstaklega við uppsetningu, er hvort skynjarinn mælist á einum stað eða er línulegur skynjari með mörgum skynjunarpunktum. Til dæmis geta Com&Sens (Eke, Belgía) ljósleiðaraskynjarar verið allt að 100 metrar að lengd og eru með upp á við. til 40 trefja Bragg grating (FBG) skynjunarpunkta með lágmarksbili sem er 1 cm.Þessir skynjarar hafa verið notaðir til byggingarheilbrigðisvöktunar (SHM) á 66 metra löngum samsettum brýr og vöktun plastefnisflæðis við innrennsli stórra brúarþilfara. Uppsetning Einstakir punktskynjarar fyrir slíkt verkefni myndu krefjast mikils fjölda skynjara og mikinn uppsetningartíma.NCC og Cranfield háskólinn segjast hafa svipaða kosti fyrir línulega rafskynjara sína. Samanborið við einpunkta rafskynjara sem Lambient, Netzsch og Synthesites bjóða upp á, “ Með línulegum skynjara okkar getum við fylgst stöðugt með plastefnisflæði eftir lengdinni, sem dregur verulega úr fjölda skynjara sem þarf í hlutanum eða verkfærinu.
AFP NLR fyrir ljósleiðaraskynjara Sérstök eining er samþætt í 8. rás Coriolis AFP haussins til að setja fjórar ljósleiðaraskynjara fylki í háhita, koltrefjastyrkt samsett prófunarborð. Myndinneign: SuCoHS Project, NLR
Línulegir skynjarar hjálpa einnig til við að gera uppsetningar sjálfvirkar. Í SuCoHS verkefninu þróaði Royal NLR (Dutch Aerospace Centre, Marknesse) sérstaka einingu sem var samþætt í 8. rás Automated Fiber Placement (AFP) yfirmanni Coriolis Composites (Queven, Frakklandi) til að fella inn fjögur fylki ( aðskildar ljósleiðaralínur), hver með 5 til 6 FBG skynjara (PhotonFirst býður upp á alls 23 skynjara), í prófunarplötum úr koltrefjum. RVmagnetics hefur komið örvíraskynjurum sínum fyrir í gripið GFRP járnstöng.“ Vírarnir eru ósamfelldir [1-4 cm langur fyrir flesta samsetta örvíra], en eru sjálfkrafa settir stöðugt þegar járnstöngin er framleidd,“ sagði Ratislav Varga, annar stofnandi RVmagnetics. „Þú ert með örvír með 1 km örvír. spólur af þráðum og fæða það inn í járnjárnsframleiðslustöðina án þess að breyta því hvernig járnstöngin er gerð.“ Á sama tíma vinnur Com&Sens að sjálfvirkri tækni til að fella inn ljósleiðaraskynjara meðan á þráðavindaferlinu stendur í þrýstihylkjum.
Vegna getu þess til að leiða rafmagn geta koltrefjar valdið vandræðum með rafskynjara. Rafmagnsnemar nota tvö rafskaut sem eru staðsett nálægt hvor annarri.“Ef trefjarnar brúa rafskautin skammhlaupa þær skynjarann,“ útskýrir Huan Lee, stofnandi Lambient. Í þessu tilfelli, notaðu síu.“Sían hleypir plastefninu framhjá skynjunum en einangrar þá frá koltrefjum.“ Línulegi rafskynjarinn, þróaður af Cranfield háskólanum og NCC, notar aðra nálgun, þar á meðal tvö snúin pör af koparvírum. Þegar spenna er beitt myndast rafsegulsvið á milli víranna, sem er notað til að mæla resínviðnám. Vírarnir eru húðaðir. með einangrandi fjölliðu sem hefur ekki áhrif á rafsviðið, en kemur í veg fyrir að koltrefjarnar skemmist.
Auðvitað skiptir kostnaður líka máli. Com&Sens segir að meðalkostnaður á hvern FBG skynjunarstað sé 50-125 evrur, sem gæti farið niður í um 25-35 evrur ef það er notað í lotum (td fyrir 100.000 þrýstihylki).(Þetta er aðeins brot af núverandi og áætlaðri framleiðslugetu samsettra þrýstihylkja, sjá grein CW 2021 um vetni.) Meggitt's Karapapas segist hafa fengið tilboð í ljósleiðaralínur með FBG skynjara að meðaltali £250/skynjara (≈300€/skynjara), Spyrjandinn er um 10.000 punda virði (12.000 evrur).“Línulegi rafmagnsskynjarinn sem við prófuðum var meira eins og húðaður vír sem hægt er að kaupa úr hillunni,“ bætti hann við.“Spurlarinn sem við notum,“ bætir Alex Skordos, lesandi (( yfirrannsakandi) í Composites Process Science við Cranfield University, „er viðnámsgreiningartæki, sem er mjög nákvæmt og kostar að minnsta kosti 30.000 pund [≈ 36.000 evrur], en NCC notar mun einfaldari spyrjanda sem samanstendur í grundvallaratriðum af hillum. einingar frá viðskiptafyrirtækinu Advise Deta [Bedford, Bretlandi].“ Synthesites gefur 1.190 evrur fyrir skynjara í mold og 20 evrur fyrir einnota/hlutaskynjara. Í evrum er Optiflow skráð á 3.900 evrur og Optimold á 7.200 evrur, með vaxandi afslætti fyrir margar greiningareiningar. Þessi verð innihalda Optiview hugbúnað og hvaða nauðsynlegan stuðning, sagði Pantelelis og bætti við að framleiðendur vindblaða spara 1,5 klukkustundir á hverri lotu, bæta við blöðum á línu á mánuði og draga úr orkunotkun um 20 prósent, með arðsemi af fjárfestingu sem er aðeins í fjóra mánuði.
Fyrirtæki sem nota skynjara munu öðlast forskot eftir því sem samsett 4.0 stafræn framleiðsla þróast. Til dæmis, segir Grégoire Beauduin, framkvæmdastjóri viðskiptaþróunar hjá Com&Sens, „Þar sem framleiðendur þrýstihylkja reyna að draga úr þyngd, efnisnotkun og kostnaði geta þeir notað skynjarana okkar til að réttlæta hönnun þeirra og fylgst með framleiðslu þar sem þeir ná tilskildum mörkum fyrir árið 2030. Sömu skynjarar sem notaðir eru til að meta álagsstig innan laga við vinda og herða þráðar geta einnig fylgst með heilleika tanks í þúsundum eldsneytisferla, spáð fyrir um nauðsynlegt viðhald og endurvottað í lok hönnunar lífið. Við getum. Stafræn tvískipt gagnasafn er til staðar fyrir hvert samsett þrýstihylki sem framleitt er og lausnin er einnig í þróun fyrir gervihnött.“
Virkja stafræna tvíbura og þræði Com&Sens vinnur með samsettum framleiðanda til að nota ljósleiðaraskynjara sína til að gera stafrænt gagnaflæði í gegnum hönnun, framleiðslu og þjónustu (hægri) til að styðja við stafræn skilríki sem styðja stafræna tvíbura hvers hluta (vinstri) sem framleiddur er. Myndinneign: Com&Sens og mynd 1, „Engineering with Digital Threads“ eftir V. Singh, K. Wilcox.
Þannig styðja skynjaragögn stafræna tvíburann, sem og stafræna þráðinn sem spannar hönnun, framleiðslu, þjónustustarfsemi og úreldingu. Þegar þau eru greind með gervigreind og vélanámi renna þessi gögn aftur inn í hönnun og vinnslu, sem bætir afköst og sjálfbærni. hefur einnig breytt því hvernig aðfangakeðjur vinna saman.Til dæmis notar límframleiðandinn Kiilto (Tampere, Finnland) Collo skynjara til að hjálpa viðskiptavinum sínum að stjórna hlutfalli íhluta A, B o.s.frv. í fjölþátta límblöndunarbúnaði sínum.“Kiilto getur nú aðlagað samsetningu líma sinna fyrir einstaka viðskiptavini,“ segir Järveläinen, „en það gerir Kiilto einnig kleift að skilja hvernig kvoða hefur samskipti í ferlum viðskiptavina og hvernig viðskiptavinir hafa samskipti við vörur sínar, sem breytir því hvernig framboð er framleitt. Keðjur geta unnið saman.“
OPTO-Light notar Kistler, Netzsch og Synthesites skynjara til að fylgjast með herðingu á hitaþjálu ofmótuðum epoxý CFRP hlutum. Myndinneign: AZL
Skynjarar styðja einnig nýstárlegar samsetningar á efnum og ferlum. Lýst er í grein CW 2019 um OPTO-Light verkefnið (sjá „Hermaplastic Overmolding Thermosets, 2-Minute Cycle, One Battery“), AZL Aachen (Aachen, Þýskaland) notar tveggja þrepa ferli til að þjappa einni To (UD) koltrefja/epoxý prepreg láréttri saman, síðan yfirmótað með 30% stuttum glertrefjum styrktum PA6. Lykillinn er að lækna prepregið aðeins að hluta þannig að hvarfgirni sem eftir er í epoxýinu geti gert tengingu við hitaplastið .AZL notar Optimold og Netzsch DEA288 Epsilon greiningartæki með Synthesites og Netzsch dielectric skynjara og Kistler in-mold skynjara og DataFlow hugbúnað til að hámarka innspýtingarmótun.“Þú verður að hafa djúpan skilning á prepreg þjöppunarmótunarferlinu því þú verður að ganga úr skugga um að þú skilja ástand lækninga til að ná góðri tengingu við hitaþjálu yfirmótun,“ útskýrir Richard Schares, rannsóknarverkfræðingur AZL. „Í framtíðinni gæti ferlið verið aðlögunarhæft og greindur, ferlisnúningur er ræstur af skynjaramerkjum.
Hins vegar er grundvallarvandamál, segir Järveläinen, „og það er skortur á skilningi viðskiptavina á því hvernig eigi að samþætta þessa mismunandi skynjara inn í ferla sína. Flest fyrirtæki hafa ekki skynjarasérfræðinga.“ Eins og er krefst leiðin fram á við að framleiðendur og viðskiptavinir skynjara skiptist á upplýsingum fram og til baka. Stofnanir eins og AZL, DLR (Augsburg, Þýskaland) og NCC eru að þróa sérfræðiþekkingu á fjölskynjara. Sause sagði að það væru hópar innan UNA, sem og spuna-off fyrirtæki sem bjóða upp á skynjarasamþættingu og stafræna tvíburaþjónustu. Hann bætti við að Augsburg AI framleiðslunetið hafi leigt 7.000 fermetra aðstöðu í þessu skyni, „útvíkkað þróunarteikningu CosiMo á mjög breitt svið, þar á meðal tengdar sjálfvirknifrumur, þar sem iðnaðaraðilar getur sett vélar, keyrt verkefni og lært hvernig á að samþætta nýjar gervigreindarlausnir.
Carapappas sagði að sýnikennsla Meggitt með rafskynjara á NCC væri bara fyrsta skrefið í því. „Að lokum vil ég fylgjast með ferlum mínum og verkflæði og koma þeim inn í ERP kerfið okkar svo ég veit fyrirfram hvaða íhluti ég á að framleiða, hvaða fólk ég þörf og hvaða efni á að panta. Stafræn sjálfvirkni þróast.“
Velkomin í SourceBook á netinu, sem samsvarar árlegri prentútgáfu CompositesWorld af SourceBook Composites Industry Buyer's Guide.
Spirit AeroSystems innleiðir Airbus snjallhönnun fyrir A350 miðju skrokk og framhliðar í Kingston, NC
Birtingartími: 20. maí 2022
