Barqarorlikka intilishda datchiklar aylanish vaqtlarini, energiya sarfini va chiqindilarni qisqartiradi, yopiq tsikldagi jarayonlarni boshqarishni avtomatlashtiradi va bilimlarni oshiradi, aqlli ishlab chiqarish va tuzilmalar uchun yangi imkoniyatlar ochadi.#sensors #stainability #SHM
Chapdagi datchiklar (yuqoridan pastga): issiqlik oqimi (TFX), qolipdagi dielektriklar (Lambient), ultratovushlar (Augsburg universiteti), bir marta ishlatiladigan dielektriklar (Sintezlar) va pennies va termojuftlar orasidagi Microwire (AvPro). Grafiklar (yuqorida, soat yo'nalishi bo'yicha): Kollo dielektrik doimiysi (CP) va Kollo ionli yopishqoqligi (CIV), qatron vaqtga nisbatan qarshilik (Sintezlar) va elektromagnit sensorlar yordamida implantatsiya qilingan kaprolaktam preformlarining raqamli modeli (CosiMo loyihasi, DLR ZLP, Augsburg universiteti).
Global sanoat COVID-19 pandemiyasidan chiqishda davom etar ekan, u isrofgarchilik va resurslar (masalan, energiya, suv va materiallar) sarfini kamaytirishni talab qiluvchi barqarorlikka ustuvor ahamiyat qaratdi. Natijada, ishlab chiqarish yanada samaraliroq va aqlliroq bo‘lishi kerak. .Lekin buning uchun ma'lumot kerak. Kompozitlar uchun bu ma'lumotlar qayerdan keladi?
CW kompaniyasining 2020-yilgi Composites 4.0 seriyali maqolalarida ta'riflanganidek, qismlar sifati va ishlab chiqarishni yaxshilash uchun zarur bo'lgan o'lchovlarni va bu o'lchovlarga erishish uchun zarur bo'lgan sensorlarni aniqlash aqlli ishlab chiqarishdagi birinchi qadamdir. 2020 va 2021 yillarda CW sensorlar - dielektrik haqida xabar berdi. sensorlar, issiqlik oqimi sensorlari, optik tolali sensorlar va ultratovushli va kontaktsiz sensorlar elektromagnit to'lqinlar - shuningdek, ularning imkoniyatlarini namoyish qiluvchi loyihalar (CW onlayn sensorlar tarkibi to'plamiga qarang). Ushbu maqola kompozit materiallarda ishlatiladigan sensorlar, ularning va'da qilingan afzalliklari va muammolari va ishlab chiqilayotgan texnologik landshaftni muhokama qilish orqali ushbu hisobotga asoslanadi. Kompozit sanoatida yetakchilar sifatida paydo bo'layotganlar allaqachon bu makonni o'rganmoqda va navigatsiya qilmoqda.
CosiMo'dagi sensorlar tarmog'i 74 ta sensorlar tarmog'i - ulardan 57 tasi Augsburg universitetida ishlab chiqilgan ultratovush sensorlari (o'ngda ko'rsatilgan, yuqori va pastki qolip yarmida och ko'k nuqta) - T-RTM uchun qopqoqni namoyish qilish uchun ishlatiladi. termoplastik kompozit batareyalar uchun qoliplash CosiMo loyihasi. Tasvir krediti: CosiMo loyihasi, DLR ZLP Augsburg, Universiteti Augsburg
Maqsad №1: Pulni tejang. The CW-ning 2021-yil dekabr oyidagi “Kompozit jarayonlarni optimallashtirish va boshqarish uchun maxsus ultratovushli sensorlar” blogida Augsburg universitetida (UNA, Augsburg, Germaniya) CosiMo uchun 74 ta sensordan iborat tarmoqni yaratish bo‘yicha ishlar tasvirlangan. EV akkumulyator qopqog'ini ishlab chiqarish loyihasi (aqlli transportda kompozit materiallar). Bu qism termoplastik yordamida ishlab chiqariladi. kaprolaktam monomerini in situ poliamid 6 (PA6) kompozitsiyasiga polimerlashtiradigan qatron o'tkazuvchan qoliplash (T-RTM). : “Biz taklif qilayotgan eng katta afzallik - ishlov berish jarayonida qora quti ichida nima sodir bo‘layotganini vizuallashtirishdir. Hozirgi vaqtda ko'pchilik ishlab chiqaruvchilar bunga erishish uchun cheklangan tizimlarga ega. Misol uchun, ular katta aerokosmik qismlarni tayyorlash uchun qatron infuzionidan foydalanganda juda oddiy yoki maxsus sensorlardan foydalanadilar. Agar infuzion jarayoni noto'g'ri ketsa, sizda asosan katta hurda bo'ladi. Ammo ishlab chiqarish jarayonida nima va nima uchun noto'g'ri bo'lganini tushunish uchun yechim echimlariga ega bo'lsangiz, uni tuzatib, to'g'rilashingiz mumkin, bu sizga ko'p pulni tejash imkonini beradi.
Termojuftlar o'nlab yillar davomida avtoklavda yoki pechda quritish paytida kompozit laminatlarning haroratini kuzatish uchun ishlatiladigan "oddiy yoki o'ziga xos sensor" ga misoldir. Ular hatto pechlardagi haroratni nazorat qilish yoki kompozit ta'mirlash yamoqlarini davolash uchun adyolni isitish uchun ishlatiladi. termal bog'lovchilar. Qatronlar ishlab chiqaruvchilari qatronlar yopishqoqligining vaqt va harorat o'zgarishini kuzatish uchun laboratoriyada turli xil sensorlardan foydalanadilar. Ammo paydo bo'layotgan narsa, bir nechta parametrlar (masalan, harorat va bosim) va materialning holati (masalan, yopishqoqlik, agregatsiya, kristallanish) asosida ishlab chiqarish jarayonini in situ ko'rishi va nazorat qilishi mumkin bo'lgan sensor tarmog'idir.
Misol uchun, CosiMo loyihasi uchun ishlab chiqilgan ultratovush sensori ultratovush tekshiruvi bilan bir xil printsiplardan foydalanadi, bu tayyor kompozit qismlarni buzilmaydigan sinov (NDI) ning asosiy tayanchiga aylandi.Petros Karapapas, Meggitt (Loughborough, Buyuk Britaniya) kompaniyasining bosh muhandisi, dedi: "Bizning maqsadimiz raqamli texnologiyalarga o'tishda kelajakdagi komponentlarni ishlab chiqarishdan keyingi tekshirish uchun zarur bo'lgan vaqt va mehnatni minimallashtirishdir. ishlab chiqarish”. Materiallar markazi (NCC, Bristol, Buyuk Britaniya) Krenfild universitetida (Krenfild, Buyuk Britaniya) ishlab chiqilgan chiziqli dielektrik datchik yordamida RTM davomida Solvay (Alpharetta, GA, AQSH) EP 2400 halqasining monitoringini namoyish qilish boʻyicha hamkorlik. Tijorat uchun uzunligi 1,3 m, kengligi 0,8 m va chuqurligi 0,4 m bo'lgan kompozit qobiq Samolyot dvigatelining issiqlik almashtirgichi. “Biz qanday qilib yuqori mahsuldorlikka ega boʻlgan kattaroq yigʻmalarni yasashni koʻrib chiqar ekanmiz, har bir qismda anʼanaviy qayta ishlashdan keyingi tekshiruvlar va sinovlarni oʻtkazishga imkonimiz yoʻq edi”, dedi Karapapas.” Hozir biz sinovdan oʻtkazyapmiz. panellarni ushbu RTM qismlari yonida joylashtiring va keyin davolash siklini tekshirish uchun mexanik sinovdan o'tkazing. Ammo bu sensor bilan bu kerak emas”.
Collo zondi bo'yoq aralashtirish idishiga (yuqorida yashil doira) botiriladi, bu vaqt va energiyani tejash imkonini beradi. Rasm krediti: ColloidTek Oy
"Bizning maqsadimiz boshqa laboratoriya qurilmasi bo'lish emas, balki ishlab chiqarish tizimlariga e'tibor qaratishdir", deydi Matti Järveläinen, ColloidTek Oy (Kolo, Tampere, Finlyandiya) bosh direktori va asoschisi. CW yanvar 2022 "Composites uchun barmoq izi suyuqliklari" blogi Collo'sni o'rganadi. elektromagnit maydon (EMF) sensorlarining kombinatsiyasi, signalni qayta ishlash va ma'lumotlarni tahlil qilish har qanday suyuqlikning "barmoq izini" o'lchash uchun. monomerlar, qatronlar yoki yopishtiruvchi moddalar sifatida .“Biz taklif qilayotgan narsa – bu real vaqtda toʻgʻridan-toʻgʻri fikr-mulohazalarni taʼminlovchi yangi texnologiya boʻlib, siz jarayoningiz aslida qanday ishlashini yaxshiroq tushunishingiz va ishlar notoʻgʻri boʻlganda reaksiyaga kirishishingiz mumkin”, - deydi Järveläinen. “Datchiklarimiz real vaqtni oʻzgartiradi. -jarayonni optimallashtirish imkonini beruvchi reologik viskozite kabi tushunarli va ta'sirchan jismoniy miqdorlarga vaqt ma'lumotlari. Misol uchun, aralashtirish vaqtini qisqartirishingiz mumkin, chunki aralashtirish tugallanganini aniq ko'rishingiz mumkin. Shu sababli, Siz bilan unumdorlikni oshirishingiz, energiyani tejashingiz va kamroq optimallashtirilgan ishlov berish bilan solishtirganda hurdalarni kamaytirishingiz mumkin.
Maqsad №2: Jarayon bilimi va vizualizatsiyasini oshirish. Agregatsiya kabi jarayonlar uchun Järveläinen shunday deydi: “Siz shunchaki bir suratdan unchalik ko'p ma'lumot ko'rmaysiz. Siz shunchaki namuna olmoqdasiz va laboratoriyaga borasiz va bir necha daqiqalar yoki soatlar oldin qanday bo'lganini ko'rasiz. Bu xuddi katta yo'lda haydashga o'xshaydi, har soatda bir daqiqaga ko'zingizni oching va yo'l qayerga ketayotganini taxmin qilishga harakat qiling. Sause rozi bo'lib, CosiMo'da ishlab chiqilgan sensorlar tarmog'i "jarayon va moddiy xatti-harakatlar haqida to'liq tasavvurga ega bo'lishga yordam beradi. Qism qalinligidagi o'zgarishlarga yoki ko'pik yadrosi kabi birlashtirilgan materiallarga javoban jarayonda mahalliy effektlarni ko'rishimiz mumkin. Biz qilmoqchi bo'lgan narsa mog'orda nima sodir bo'layotgani haqida ma'lumot berishdir. Bu bizga oqim old qismining shakli, har bir qism vaqtining kelishi va har bir sensor joyida yig'ilish darajasi kabi turli xil ma'lumotlarni aniqlash imkonini beradi.
Collo ishlab chiqarilgan har bir partiya uchun jarayon profillarini yaratish uchun epoksi yopishtiruvchi, bo'yoq va hatto pivo ishlab chiqaruvchilari bilan ishlaydi. Endi har bir ishlab chiqaruvchi o'z jarayoni dinamikasini ko'rishi va ko'proq optimallashtirilgan parametrlarni o'rnatishi mumkin, partiyalar spetsifikatsiyadan tashqarida bo'lganda aralashish uchun ogohlantirishlar bilan. Bu yordam beradi. barqarorlashtirish va sifatni yaxshilash.
Qolib ichidagi sensor tarmog'idan olingan o'lchov ma'lumotlariga asoslangan CosiMo qismidagi oqim old qismining videosi (in'ektsiya kirish joyi markazdagi oq nuqta) vaqt funktsiyasi sifatida. Augsburg
"Men qutini ochib, keyin nima bo'lishini ko'rishni emas, balki qismlarni ishlab chiqarishda nima sodir bo'lishini bilishni istayman", deydi Meggittning Karapapas. "Krenfildning dielektrik datchiklari yordamida ishlab chiqilgan mahsulotlarimiz bizga in-situ jarayonini ko'rish imkonini berdi va biz ham shunday qila oldik. qatronning qattiqligini tekshirish uchun." Quyida tavsiflangan barcha olti turdagi datchiklardan foydalanish (toʻliq roʻyxat emas, faqat kichik tanlov, yetkazib beruvchilar ham) davolash/polimerizatsiya va qatronlar oqimini kuzatishi mumkin. Baʼzi sensorlar qoʻshimcha imkoniyatlarga ega va birlashtirilgan sensor turlari kuzatish va vizualizatsiya imkoniyatlarini kengaytirishi mumkin. kompozit kalıplama paytida. Bu harorat va bosim uchun ultratovushli, dielektrik va piezorezistiv rejimdagi sensorlardan foydalangan CosiMo davomida namoyish etildi. Kistler tomonidan o'lchovlar (Vintertur, Shveytsariya).
Maqsad №3: sikl vaqtini qisqartirish. Collo datchiklari ikki qismli tez qotib qoladigan epoksining bir xilligini oʻlchashi mumkin, chunki A va B qismlari aralashtiriladi va RTM davomida va bunday sensorlar joylashtirilgan qolipning har bir joyida AOK qilinadi. Bu yoqishga yordam beradi. Urban Air Mobility (UAM) kabi ilovalar uchun tezroq shifobaxsh qatronlar, bu RTM6 kabi hozirgi bir qismli epoksilarga nisbatan tezroq davolash tsikllarini ta'minlaydi.
Collo datchiklari, shuningdek, epoksi gazsizlanayotgan, in'ektsiya qilinayotgan va davolanayotganini va har bir jarayon tugashini kuzatishi va ko'rishi mumkin. Qayta ishlangan materialning haqiqiy holatiga (an'anaviy vaqt va harorat retseptlariga nisbatan) asoslangan quritish va boshqa jarayonlarni tugatish material holatini boshqarish deb ataladi. (MSM). AvPro (Norman, Oklaxoma, AQSH) kabi kompaniyalar o'nlab yillar davomida MSM-ning qismlari materiallari va jarayonlaridagi o'zgarishlarni kuzatib borishadi. shisha o'tish harorati (Tg), yopishqoqlik, polimerizatsiya va/yoki kristallanish uchun aniq maqsadlarni ko'zlaydi .Masalan, RTM press va qolipni isitish uchun zarur bo'lgan minimal vaqtni aniqlash uchun CosiMo'da sensorlar tarmog'i va raqamli tahlildan foydalanilgan va aniqlangan Maksimal polimerizatsiyaning 96% 4,5 daqiqada erishildi.
Lambient Technologies (Kembrij, MA, AQSh), Netzsch (Selb, Germaniya) va Synthesites (Uccle, Belgiya) kabi dielektrik sensorlar yetkazib beruvchilari ham aylanish vaqtlarini qisqartirish qobiliyatini namoyish etdilar.Synthesites kompaniyasining Hutchinson (Parij, Fransiya) kompozitsion ishlab chiqaruvchilari bilan ilmiy-tadqiqot loyihasi. ) va Bombardier Belfast (hozirgi Spirit AeroSystems (Belfast, Ireland)) qatron qarshiligi va haroratini real vaqt rejimida oʻlchashga asoslangan holda, Optimold maʼlumotlar yigʻish birligi va Optiview Software orqali taxminiy yopishqoqlik va Tg ga oʻzgartiradi. shifo aylanishi,"Synthesites direktori Nikos Pantelelis tushuntiradi. "Ular uzoqroq bo'lgan ko'chirish siklini yakunlash uchun kutishlari shart emas. zarur. Misol uchun, RTM6 uchun an'anaviy tsikl 180 ° C da 2 soatlik to'liq davolashdir. Biz buni baʼzi geometriyalarda 70 daqiqagacha qisqartirish mumkinligini koʻrdik. Bu, shuningdek, INNOTOOL 4.0 loyihasida ("Issiqlik oqimi datchiklari bilan RTMni tezlashtirish" ga qarang) namoyish etildi, bu erda issiqlik oqimi sensoridan foydalanish RTM6 davolash davrini 120 daqiqadan 90 daqiqagacha qisqartirdi.
Maqsad №4: Moslashuvchan jarayonlarni yopiq davra nazorati. CosiMo loyihasi uchun yakuniy maqsad kompozit qismlarni ishlab chiqarish jarayonida yopiq tsiklli boshqaruvni avtomatlashtirishdir. Bu, shuningdek, CW tomonidan bildirilgan ZAero va iComposite 4.0 loyihalarining maqsadidir. 2020 (30-50% xarajatlarni kamaytirish). E'tibor bering, bu turli jarayonlarni o'z ichiga oladi - prepreg lenta (ZAero) va tolani avtomatlashtirilgan joylashtirish tez qotib qoladigan epoksi (iComposite 4.0) bilan CosiMo uchun RTM uchun yuqori bosimli T-RTM bilan solishtirganda spray preforming. Bu loyihalarning barchasi jarayonni simulyatsiya qilish va tayyor qismning natijasini bashorat qilish uchun raqamli modellar va algoritmlarga ega sensorlardan foydalanadi.
Jarayonni boshqarishni bir qator qadamlar sifatida ko'rish mumkin, dedi Sause. Birinchi qadam sensorlar va texnologik uskunalarni birlashtirish, dedi u, “qora qutida nima bo'layotganini va foydalaniladigan parametrlarni tasavvur qilish. Qolgan bir necha qadamlar, ehtimol, yopiq pastadir boshqaruvining yarmi aralashish, jarayonni sozlash va rad etilgan qismlarni oldini olish uchun to'xtatish tugmachasini bosishga qodir. Yakuniy qadam sifatida siz avtomatlashtirilishi mumkin bo'lgan raqamli egizakni ishlab chiqishingiz mumkin, lekin ayni paytda mashinani o'rganish usullariga sarmoya kiritishni talab qiladi. CosiMo'da ushbu investitsiyalar sensorlarga raqamli egizaklarga ma'lumotlarni uzatish imkonini beradi, Edge tahlili (markaziy ma'lumotlar omboridan hisob-kitoblarga nisbatan ishlab chiqarish liniyasining chetida amalga oshiriladigan hisoblar) keyin oqimning oldingi dinamikasini, to'qimachilik preformidagi tola miqdori miqdorini bashorat qilish uchun ishlatiladi. va potentsial quruq dog'lar."Ideal holda, jarayonda yopiq tsiklni boshqarish va sozlashni yoqish uchun sozlamalarni o'rnatishingiz mumkin", dedi Sause."Bular in'ektsiya kabi parametrlarni o'z ichiga oladi. bosim, qolib bosimi va harorat. Siz ushbu ma'lumotdan materialingizni optimallashtirish uchun ham foydalanishingiz mumkin."
Bunda kompaniyalar jarayonlarni avtomatlashtirish uchun datchiklardan foydalanmoqda.Masalan, Synthesites o‘z mijozlari bilan infuziya tugagach, qatron kirishini yopish uchun asbob-uskunalar bilan sensorlarni birlashtirish ustida ishlamoqda yoki maqsadli davolashga erishilganda issiqlik pressini yoqmoqda.
Järveläinen ta'kidlashicha, har bir foydalanish holati uchun qaysi sensor eng yaxshi ekanligini aniqlash uchun "siz material va jarayonda qanday o'zgarishlarni kuzatmoqchi ekanligingizni tushunishingiz kerak va keyin sizda analizator bo'lishi kerak". Analizator so'roq qiluvchi yoki ma'lumotlarni yig'ish bo'limi tomonidan to'plangan ma'lumotlarni oladi. Xom ma'lumot va uni ishlab chiqaruvchi foydalanishi mumkin bo'lgan ma'lumotlarga aylantiring."Aslida siz ko'plab kompaniyalar sensorlarni birlashtirganini ko'rasiz, lekin keyin ular ma'lumotlar bilan hech narsa qilmaydilar ", dedi Sause. Kerakli narsa "tizim" deb tushuntirdi. ma'lumotlarni yig'ish, shuningdek, ma'lumotlarni qayta ishlash imkoniyatiga ega bo'lish uchun ma'lumotlarni saqlash arxitekturasi.
"Oxirgi foydalanuvchilar shunchaki xom ma'lumotlarni ko'rishni xohlamaydilar," deydi Järveläinen. "Ular "Jarayon optimallashtirilganmi?", deb bilishni istaydilar." Keyingi qadam qachon amalga oshirilishi mumkin? Buning uchun bir nechta sensorlarni birlashtirish kerak. tahlil qilish uchun va keyin jarayonni tezlashtirish uchun mashinani o'rganishdan foydalaning. Collo va CosiMo jamoasi tomonidan qo'llaniladigan ushbu chekka tahlil va mashinani o'rganish yondashuviga yopishqoqlik xaritalari, qatronlar oqimining old qismining raqamli modellari orqali erishish mumkin va jarayon parametrlari va mexanizmlarini oxir-oqibat nazorat qilish qobiliyatini vizualizatsiya qilish mumkin.
Optimold - bu Synthesites tomonidan o'zining dielektrik sensorlari uchun ishlab chiqilgan analizator. Synthesites'ning Optiview dasturi tomonidan boshqariladigan Optimold qurilmasi qatronlar holatini, jumladan, aralashma nisbati, kimyoviy qarish, yopishqoqlik, Tg monitoringi uchun real vaqtda grafiklarni hisoblash va ko'rsatish uchun harorat va qatron qarshiligi o'lchovlaridan foydalanadi. va davolash darajasi. U prepreg va suyuqlik hosil qilish jarayonlarida ishlatilishi mumkin. Oqim uchun alohida Optiflow birligi ishlatiladi. monitoring.Synthesites, shuningdek, qolipda yoki qismda qattiqlashuvchi datchikni talab qilmaydigan, balki bu analizator blokida harorat sensori va qatron/prepreg namunalaridan foydalanadigan davolash simulyatorini ham ishlab chiqdi. shamol turbinasi pichoqlarini ishlab chiqarish uchun infuzion va yopishtiruvchi davolash usuli ", dedi Nikos Pantelelis, Sintezitlar direktori.
Sintezit jarayonlarini boshqarish tizimlari sensorlar, Optiflow va/yoki Optimold maʼlumotlar yigʻish birliklari hamda OptiView va/yoki Onlayn Qatronlar Status (ORS) dasturlarini birlashtiradi. Tasvir krediti: Sintezlar, The CW tomonidan tahrirlangan
Shu sababli, ko'pchilik sensor yetkazib beruvchilar o'zlarining analizatorlarini ishlab chiqdilar, ba'zilari mashinani o'rganishdan foydalanadi, ba'zilari esa yo'q. Lekin kompozit ishlab chiqaruvchilar ham o'zlarining shaxsiy tizimlarini ishlab chiqishlari yoki tayyor asboblarni sotib olishlari va muayyan ehtiyojlarni qondirish uchun ularni o'zgartirishlari mumkin. Biroq, analizator qobiliyati faqat bitta omilni hisobga olish kerak. Boshqalar ham ko'p.
Qaysi sensordan foydalanishni tanlashda kontakt ham muhim ahamiyatga ega. Sensor material, so‘roqchi yoki ikkalasi bilan aloqada bo‘lishi kerak bo‘lishi mumkin. Masalan, issiqlik oqimi va ultratovush sensorlari RTM qolipiga 1-20 mm masofada joylashtirilishi mumkin. sirt - aniq monitoring qolipdagi material bilan aloqa qilishni talab qilmaydi.Ultrasonik sensorlar ishlatiladigan chastotaga qarab turli xil chuqurlikdagi qismlarni ham so'roq qilishlari mumkin.Collo elektromagnit datchiklar, shuningdek, suyuqliklar yoki qismlarning chuqurligini - 2-10 sm, so'roq chastotasiga qarab - va metall bo'lmagan idishlar yoki qatronlar bilan aloqa qiladigan asboblar orqali o'qishi mumkin.
Biroq, magnit mikrosimlar (qarang: “Kompozitlar ichidagi harorat va bosimning kontaktsiz monitoringi”) hozirda 10 sm masofada kompozitlarni so'roq qilish imkoniyatiga ega bo'lgan yagona datchikdir. Buning sababi, sensordan javob olish uchun elektromagnit induksiyadan foydalanadi, bu kompozit materialga o'rnatilgan. AvPro ning ThermoPulse mikrosimli sensori, yopishtiruvchi ichiga o'rnatilgan. ulanish qatlami, 25 mm qalinlikdagi uglerod tolali laminat orqali bog'lanish jarayonida haroratni o'lchash uchun so'roq qilingan. Mikrosimlar 3-70 mikron tukli diametriga ega bo'lgani uchun ular kompozit yoki bog'lanish ishiga ta'sir qilmaydi. 100-dan biroz kattaroq diametrlarda 200 mikron, optik tolali sensorlar ham strukturaviy xususiyatlarini yomonlashtirmasdan o'rnatilishi mumkin. Biroq, chunki ular yorug'likdan foydalanadilar. o'lchov, optik tolali sensorlar so'roq qiluvchiga simli ulanishga ega bo'lishi kerak. Xuddi shunday, dielektrik datchiklar qatron xususiyatlarini o'lchash uchun kuchlanishdan foydalanganligi sababli, ular ham so'roqqa ulangan bo'lishi kerak va ko'pchilik kuzatayotgan qatron bilan ham aloqada bo'lishi kerak.
Collo Probe (yuqori) sensori suyuqliklarga botirilishi mumkin, Collo Plate (pastki) esa idish/aralash idishi yoki texnologik quvurlar/oziqlantirish liniyasi devoriga o'rnatiladi. Rasm krediti: ColloidTek Oy
Sensorning harorat qobiliyati yana bir asosiy e'tibordir.Masalan, tayyor bo'lmagan ultratovushli sensorlarning aksariyati odatda 150 ° C gacha haroratda ishlaydi, lekin CosiMo'dagi qismlar 200 ° C dan yuqori haroratlarda shakllanishi kerak. Shuning uchun UNA Bunday imkoniyatga ega ultratovushli datchikni loyihalashi kerak edi. Qayta foydalanish mumkin bo'lgan qolipdagi datchiklar 250°C gacha ishlatilishi mumkin. RVmagnetics (Kosice, Slovakiya) 500°C da qotib qolishga bardosh beradigan kompozit materiallar uchun o'zining mikrosimli sensorini ishlab chiqdi. Collo sensor texnologiyasining o'zida haroratning nazariy chegarasi yo'q. Collo Plate uchun temperli shisha qalqoni va Collo Probe uchun yangi polietereterketon (PEEK) korpusi ikkalasi ham sinovdan o'tgan. Järveläinen ma'lumotlariga ko'ra, 150 ° C da doimiy ish. Shu bilan birga, PhotonFirst (Alkmaar, Niderlandiya) barqaror va iqtisodiy jihatdan samarali bo'lishi uchun SuCoHS loyihasi uchun optik tolali sensori uchun 350 ° C ish haroratini ta'minlash uchun poliimid qoplamasidan foydalangan. yuqori haroratli kompozitsion.
Ayniqsa, o‘rnatish uchun e’tiborga olinishi kerak bo‘lgan yana bir omil - sensor bir nuqtada o‘lchaydimi yoki bir nechta sezgir nuqtaga ega chiziqli datchikmi. Masalan, Com&Sens (Eke, Belgiya) optik tolali sensorlar uzunligi 100 metrgacha bo‘lishi mumkin va yuqori xususiyatga ega. 40 ta tolali Bragg panjarasi (FBG) sensorli nuqtalari kamida 1 sm masofada. kompozit ko'priklar va katta ko'prik qavatlarini quyish paytida qatronlar oqimini kuzatish.Bunday loyiha uchun alohida nuqta sensorlarini o'rnatish ko'p sonli datchiklarni va ko'p o'rnatish vaqtini talab qiladi.NCC va Krenfild universiteti o'zlarining chiziqli dielektrik sensorlari uchun shunga o'xshash afzalliklarni da'vo qilmoqda. Lambient, Netzsch va Synthesites tomonidan taklif qilingan bir nuqtali dielektrik sensorlar, "Bizning chiziqli sensorimiz bilan biz qatronlar oqimini kuzatishimiz mumkin. uzunligi bo'ylab doimiy ravishda, bu qism yoki asbobda talab qilinadigan sensorlar sonini sezilarli darajada kamaytiradi.
Optik tolali sensorlar uchun AFP NLR. Coriolis AFP boshining 8-kanaliga maxsus blok to'rtta optik tolali sensorlar massivlarini yuqori haroratli, uglerod tolasi bilan mustahkamlangan kompozit sinov paneliga joylashtirish uchun o'rnatilgan. Tasvir krediti: SuCoHS Project, NLR
Chiziqli datchiklar ham oʻrnatishlarni avtomatlashtirishga yordam beradi. SuCoHS loyihasida Royal NLR (Gollandiya aerokosmik markazi, Marknesse) toʻrt massivni oʻrnatish uchun Coriolis Composites (Kveven, Fransiya) kompaniyasining 8-kanalli avtomatlashtirilgan tolalarni joylashtirish (AFP) rahbariga birlashtirilgan maxsus blokni ishlab chiqdi ( alohida optik tolali liniyalar), har birida 5 dan 6 gacha FBG datchiklari mavjud (PhotonFirst jami 23 datchikni taklif etadi), uglerod tolasi sinov panellarida. RVmagnetics oʻzining mikrosimli datchiklarini pultrudalangan GFRP armatura ichiga joylashtirgan.” Simlar uzluksiz [koʻpgina kompozit mikrosimlar uchun 1-4 sm uzunlikdagi], lekin avtomatik ravishda doimiy ravishda joylashtiriladi. armatura ishlab chiqariladi, - dedi RVmagnetics asoschilaridan biri Ratislav Varga. “Sizda 1 km mikrosimli mikrosim bor. filament bo'laklari va armatura ishlab chiqarish usulini o'zgartirmasdan, uni armatura ishlab chiqarish korxonasiga kiriting. Shu bilan birga, Com&Sens bosimli idishlarga filamentni o'rash jarayonida optik tolali sensorlarni joylashtirish uchun avtomatlashtirilgan texnologiya ustida ishlamoqda.
Elektr tokini o'tkazish qobiliyati tufayli uglerod tolasi dielektrik datchiklar bilan bog'liq muammolarga olib kelishi mumkin.Dielektrik sensorlar bir-biriga yaqin joylashgan ikkita elektroddan foydalanadi. "Agar tolalar elektrodlarni ko'prik qilsa, ular sensorni qisqa tutashuvga olib keladi", deb tushuntiradi Lambient asoschisi Xuan Li. Bunday holda, filtrdan foydalaning."Filtr qatronning sensorlardan o'tishiga imkon beradi, lekin ularni uglerod tolasidan izolyatsiya qiladi." Krenfild universiteti va NCC tomonidan ishlab chiqilgan chiziqli dielektrik sensori boshqa yondashuvni qo'llaydi, jumladan, ikkita o'ralgan juft mis simlar.Kuchlanish qo'llanilganda, simlar o'rtasida elektromagnit maydon hosil bo'lib, u qatronlar empedansini o'lchash uchun ishlatiladi.Simlar qoplangan. elektr maydoniga ta'sir qilmaydigan, lekin uglerod tolasining qisqarishiga yo'l qo'ymaydigan izolyatsion polimer bilan.
Albatta, xarajat ham muammodir. Com&Sens ta'kidlashicha, har bir FBG sensori nuqtasi uchun o'rtacha xarajat 50-125 evroni tashkil qiladi, agar partiyalarda ishlatilsa (masalan, 100 000 bosimli idishlar uchun) 25-35 evrogacha tushishi mumkin.(Bu Kompozit bosimli idishlarning joriy va prognoz qilingan ishlab chiqarish quvvatining faqat bir qismi, CWning 2021 yilgi maqolasiga qarang. vodorod.) Meggittning Karapapasning aytishicha, u FBG sensorli optik tolali liniyalar uchun o'rtacha £ 250 / datchik (≈300 € / sensor), so'rovchi taxminan £ 10,000 (€12,000) turadi.” Biz sinovdan o'tkazgan chiziqli dielektrik sensori edi. ko'proq tokchadan sotib olishingiz mumkin bo'lgan qoplangan simga o'xshaymiz, - deya qo'shimcha qildi u. "So'roqchi biz foydalanish, - deb qo'shimcha qiladi Aleks Skordos, Krenfild universitetining Kompozit jarayonlar fanining o'quvchisi (katta tadqiqotchisi), - bu juda aniq va kamida £ 30,000 [≈ € 36,000] turadigan impedans analizatoridir, ammo NCC ancha soddaroq so'rovchidan foydalanadi. Bu asosan Advise Deta tijorat kompaniyasining tayyor modullaridan iborat [Bedford, Buyuk Britaniya]. Sintezlar qolipdagi datchiklar uchun 1190 evro va bir martalik/qismli datchiklar uchun 20 evrodan kotirovka qilinadi, Evroda Optiflow 3900 evroga va Optimold 7200 evroga kotirovka qilinadi, bunda bir nechta analizator birliklari uchun chegirmalar ortib bormoqda. Bu narxlarga Optiview dasturi va har qanday zarur qo'llab-quvvatlash, dedi Pantelelis, shamol pichoq ishlab chiqaruvchilari tsikli uchun 1,5 soat tejash, deb qo'shib qo'ydi. har oyda har bir liniyada pichoqlar va energiya sarfini 20 foizga qisqartirish, investitsiyalardan faqat to'rt oylik daromad olish.
Kompozit 4.0 raqamli ishlab chiqarish rivojlanib borishi natijasida datchiklardan foydalanadigan kompaniyalar afzalliklarga ega bo'lishadi. Masalan, Com&Sens biznesni rivojlantirish bo'yicha direktori Greguar Boduin shunday deydi: “Bosimli idishlar ishlab chiqaruvchilari og'irlik, materiallardan foydalanish va xarajatlarni kamaytirishga harakat qilar ekan, ular bizning sensorlarimizdan foydalanishi mumkin. 2030 yilga borib talab qilinadigan darajaga yetganda ularning dizayni va ishlab chiqarishni nazorat qilish. Qatlamlardagi kuchlanish darajasini baholash uchun xuddi shu sensorlar ishlatiladi. filamentni o'rash va quritish paytida minglab yonilg'i quyish tsikllari davomida tankning yaxlitligini kuzatishi, zarur texnik xizmat ko'rsatishni taxmin qilish va dizayn muddati oxirida qayta sertifikatlash mumkin. Biz ishlab chiqargan har bir kompozit bosimli idish uchun raqamli egizak ma'lumotlar hovuzi taqdim etiladi va bu yechim sun'iy yo'ldoshlar uchun ham ishlab chiqilmoqda.
Raqamli egizaklar va iplarni yoqish Com&Sens kompozit materiallar ishlab chiqaruvchisi bilan dizayn, ishlab chiqarish va xizmat ko'rsatish (o'ngda) orqali raqamli ma'lumotlar oqimini ta'minlash uchun o'zining optik tolali sensorlaridan foydalangan holda ishlab chiqarilgan har bir qismning (chapda) raqamli egizakni qo'llab-quvvatlaydigan raqamli ID kartalarini qo'llab-quvvatlash uchun ishlaydi. Tasvir krediti: Com&Sens va 1-rasm, V. Singh, K. Wilcox tomonidan "Raqamli iplar bilan muhandislik".
Shunday qilib, sensor ma'lumotlari raqamli egizakni, shuningdek, dizayn, ishlab chiqarish, xizmat ko'rsatish operatsiyalari va eskirishni qamrab oluvchi raqamli ipni qo'llab-quvvatlaydi. Sun'iy intellekt va mashinani o'rganishdan foydalangan holda tahlil qilinganda, bu ma'lumotlar dizayn va qayta ishlashga qaytadi, unumdorlik va barqarorlikni yaxshilaydi. ta'minot zanjirlarining birgalikda ishlash usulini ham o'zgartirdi.Masalan, yopishtiruvchi ishlab chiqaruvchi Kiilto (Tampere, Finlyandiya) o'z mijozlariga nisbatni nazorat qilishda yordam berish uchun Collo sensorlaridan foydalanadi. Ko'p komponentli yopishtiruvchi aralashtirish uskunasidagi A, B va boshqalar komponentlarini o'z ichiga oladi."Kiilto endi o'z elimlari tarkibini individual mijozlar uchun moslashtira oladi," deydi Järveläinen, "lekin bu Kiiltoga qatronlar mijozlarning jarayonlarida qanday o'zaro ta'sir qilishini tushunishga ham imkon beradi. , va mijozlar o'z mahsulotlari bilan qanday munosabatda bo'lishadi, bu esa ta'minotning qanday amalga oshirilishini o'zgartiradi. Zanjirlar birgalikda ishlashi mumkin."
OPTO-Light termoplastik overmoled epoksi CFRP qismlarining qattiqlashishini kuzatish uchun Kistler, Netzsch va Synthesites sensorlaridan foydalanadi. Rasm krediti: AZL
Sensorlar, shuningdek, innovatsion yangi materiallar va jarayon kombinatsiyalarini qo‘llab-quvvatlaydi. CW kompaniyasining 2019-yilda OPTO-Light loyihasi haqidagi maqolasida tasvirlangan (“Termoplastik overmolding termosetlar, 2 daqiqalik sikl, bitta batareya” ga qarang), AZL Aachen (Aachen, Germaniya) ikki bosqichli texnologiyadan foydalanadi. bitta To (UD) uglerod tolasi/epoksi prepregni gorizontal ravishda siqish jarayoni, keyin 30% kalta shisha tolali mustahkamlangan PA6 bilan qoliplanadi. Asosiysi, epoksidagi qolgan reaktivlik termoplastik bilan bog‘lanishni ta’minlashi uchun prepregni qisman davolashdir.AZL Optimold va Netzsch DEA288 Epsilon analizatorlarini Sintezlar va Netzsch dielektrik datchiklari bilan ishlatadi. Inyeksiyani optimallashtirish uchun Kistler in-modda sensorlari va DataFlow dasturi kalıplama."Siz prepreg siqishni qoliplash jarayonini chuqur tushunishingiz kerak, chunki termoplastik ortiqcha kalıplama bilan yaxshi aloqaga erishish uchun davolanish holatini tushunganingizga ishonch hosil qilishingiz kerak", deb tushuntiradi AZL tadqiqot muhandisi Richard Schares. "Kelajakda jarayon moslashuvchan va aqlli bo'lishi mumkin, jarayonning aylanishi sensor signallari tomonidan ishga tushiriladi."
Biroq, asosiy muammo bor, deydi Järveläinen, - va bu mijozlar tomonidan turli xil sensorlarni o'z jarayonlariga qanday integratsiya qilishni tushunmaslikdir. Aksariyat kompaniyalarda sensor mutaxassislari yo‘q”. Hozirda oldinga siljish uchun sensor ishlab chiqaruvchilari va mijozlari ma'lumotlarni oldinga va orqaga almashishni talab qiladi. AZL, DLR (Augsburg, Germaniya) va NCC kabi tashkilotlar ko'p sensorli tajribani rivojlantirmoqda.Sausening aytishicha, UNA ichida guruhlar, shuningdek, spin-off mavjud. sensorli integratsiya va raqamli egizak xizmatlarini taklif qiluvchi kompaniyalar.U Augsburg AI ishlab chiqarish tarmog'i 7000 kvadrat metrlik ob'ektni ijaraga olganini qo'shimcha qildi. bu maqsad, "CosiMo'ning ishlab chiqish rejasini juda keng qamrovga kengaytirish, jumladan, sanoat hamkorlari mashinalarni joylashtirishi, loyihalarni amalga oshirishi va yangi AI echimlarini qanday integratsiya qilishni o'rganishi mumkin bo'lgan bog'langan avtomatlashtirish hujayralari."
Karapapasning ta'kidlashicha, Meggittning NCCdagi dielektrik sensori namoyishi bu boradagi birinchi qadamdir. “Oxir-oqibat, men o'z jarayonlarim va ish oqimlarimni kuzatib, ularni ERP tizimimizga kiritmoqchiman, shuning uchun men qaysi komponentlarni ishlab chiqarishni va qaysi odamlarni oldindan bilishni xohlayman. kerak va qanday materiallarga buyurtma berish kerak. Raqamli avtomatlashtirish rivojlanmoqda”.
SourceBook Composites Industry Buyer’s Guide’ning CompositesWorld yillik bosma nashriga mos keladigan onlayn SourceBookga xush kelibsiz.
Spirit AeroSystems kompaniyasi Kingston, Shimoliy Karolina shahridagi A350 markazi fyuzelyaji va old sparlari uchun Airbus aqlli dizaynini amalga oshiradi.
Xabar berish vaqti: 20-may-2022-yil
