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 doimiyligi (CP) va Kollo ionli yopishqoqligi (CIV), qatron qarshiligi vaqtga nisbatan (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 chiqindilarni va resurslarni (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 ultratovush va elektromagnit to'lqinlardan foydalanadigan kontaktsiz sensorlar, shuningdek ularning imkoniyatlarini namoyish qiluvchi loyihalar (CW ning onlayn sensorlar tarkibi to'plamiga qarang). Ushbu maqola kompozit materiallarda ishlatiladigan sensorlarni muhokama qilish orqali ushbu hisobotga asoslanadi. materiallar, ularning va'da qilingan afzalliklari va muammolari hamda ishlab chiqilayotgan texnologik landshaft. Ayniqsa, kompozit sanoatida yetakchilar sifatida paydo bo'layotgan kompaniyalar 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 ultratovushli sensorlar (o'ngda ko'rsatilgan, qolipning yuqori va pastki 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, Augsburg universiteti
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 ko'rsatuvchi qurilmani ishlab chiqarish loyihasi (aqlli transportda kompozit materiallar). Bu qism kaprolaktam monomerini in situ poliamid 6 (PA6) kompozitsiyasiga polimerlashtiradigan termoplastik qatron o'tkazmalari (T-RTM) yordamida ishlab chiqariladi. Markus Souz, professor. UNA va Augsburgdagi UNA sun'iy intellekt (AI) ishlab chiqarish tarmog'i rahbari sensorlar nima uchun juda muhimligini tushuntiradi: “Biz taklif qilayotgan eng katta afzallik - ishlov berish jarayonida qora quti ichida nima sodir bo'layotganini vizualizatsiya qilishdir.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 bo'lsa, sizda asosan hurdaning katta qismi bor.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 ishlatilgan "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 bo'yicha o'zgarishini kuzatish uchun laboratoriyada turli xil sensorlardan foydalanadilar. bir nechta parametrlar (masalan, harorat va bosim) va materialning holati (masalan, yopishqoqlik, agregatsiya, kristallanish).
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 kompaniyasining bosh muhandisi (Loughborough, Buyuk Britaniya), dedi: "Bizning maqsadimiz raqamli ishlab chiqarishga o'tayotganimizda kelajakdagi komponentlarni ishlab chiqarishdan keyingi tekshirish uchun zarur bo'lgan vaqt va mehnatni minimallashtirishdir."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. Samolyot dvigatelining issiqlik almashtirgichi uchun uzunligi 1,3 m, kengligi 0,8 m va chuqurligi 0,4 m bo'lgan kompozit qobiq. “Biz qanday qilib yuqori mahsuldorlikka ega bo'lgan kattaroq yig'ilishlarni yasashni ko'rib chiqar ekanmiz, biz an'anaviy qayta ishlashdan keyingi barcha tekshiruvlarni o'tkaza olmadik. Har bir qismni sinovdan o'tkazamiz "dedi Karapapas. "Hozirda biz ushbu RTM qismlari yonida sinov panellarini yasaymiz va keyin davolash siklini tekshirish uchun mexanik sinovlarni o'tkazamiz.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 kompaniyasining bosh direktori va asoschisi (Kolo, Tampere, Finlyandiya). CW 2022 yil yanvar oyida "Composites uchun barmoq izi suyuqliklari" blogi Collo'sni o'rganadi. monomerlar, qatronlar yoki yopishtiruvchi moddalar kabi har qanday suyuqlikning "barmoq izini" o'lchash uchun elektromagnit maydon (EMF) datchiklari, signalni qayta ishlash va ma'lumotlarni tahlil qilish kombinatsiyasi .“Biz taklif qiladigan narsa bu real vaqtda to'g'ridan-to'g'ri fikr-mulohazalarni ta'minlaydigan yangi texnologiya. jarayoningiz aslida qanday ishlayotganini yaxshiroq tushuning va ishlar noto'g'ri bo'lganda reaksiyaga kirishadi," deydi Järveläinen. "Bizning sensorlarimiz real vaqtdagi ma'lumotlarni tushunarli va amalda bo'ladigan jismoniy miqdorlarga aylantiradi, masalan, jarayonni optimallashtirish imkonini beruvchi reologik yopishqoqlik.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'pikli yadro kabi birlashtirilgan materiallarga javoban jarayonda mahalliy effektlarni ko'rishimiz mumkin.Biz qilmoqchi bo'lgan narsa, aslida qolipda 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 epoksi elimlar, bo'yoqlar va hatto pivo ishlab chiqaruvchilari bilan ishlab chiqarilgan har bir partiya uchun jarayon profillarini yaratadi. 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 (in'ektsiya kirish joyi markazdagi oq nuqta) vaqt funksiyasi sifatidagi oqimning old qismidagi video. Tasvir krediti: CosiMo loyihasi, DLR ZLP Augsburg, Universiteti 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 jarayonni in-situ ko'rish imkonini berdi va biz ham shunday qila oldik. qatronning qattiqligini tekshirish uchun."Quyida tavsiflangan barcha olti turdagi sensorlardan foydalanish (toʻliq roʻyxat emas, faqat kichik tanlov, yetkazib beruvchilar ham) davolash/polimerizatsiya va qatronlar oqimini kuzatishi mumkin. Baʼzi datchiklar qoʻshimcha imkoniyatlarga ega va birlashtirilgan sensor turlari kuzatish va vizualizatsiya imkoniyatlarini kengaytirishi mumkin. kompozit kalıplama paytida. Bu Kistler (Vintertur, Shveytsariya) tomonidan harorat va bosim o'lchash uchun ultratovushli, dielektrik va piezorezistiv rejimdagi sensorlardan foydalangan CosiMo davomida ko'rsatildi.
Maqsad №3: aylanish vaqtini qisqartirish. Collo datchiklari ikki qismli tez qotib qoladigan epoksining bir xilligini oʻlchashi mumkin, chunki A va B qismlari RTM jarayonida va bunday sensorlar joylashtirilgan qolipning har bir joyida aralashtiriladi va AOK qilinadi. Bu yoqishga yordam beradi. Urban Air Mobility (UAM) kabi ilovalar uchun tezroq davolovchi qatronlar, bu RTM6 kabi hozirgi bir qismli epoksiyalarga nisbatan tezroq davolash sikllarini 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-ni qismlarning materiallari va jarayonlaridagi o'zgarishlarni kuzatish uchun izlaydilar, chunki u shisha o'tish harorati (Tg), yopishqoqlik, polimerizatsiya va/yoki aniq maqsadlarni ko'zlaydi. kristallanish .Masalan, CosiMo'da sensorlar tarmog'i va raqamli tahlil RTM press va qolipni isitish uchun zarur bo'lgan minimal vaqtni aniqlash uchun ishlatilgan va maksimal polimerizatsiyaning 96% 4,5 daqiqada erishilganligini aniqladi.
Lambient Technologies (Kembridge, MA, AQSH), Netzsch (Selb, Germaniya) va Synthesites (Uccle, Belgiya) kabi dielektrik sensorlar yetkazib beruvchilari ham aylanish vaqtlarini qisqartirish qobiliyatini namoyish etdilar.Sintezitlarning kompozit ishlab chiqaruvchilari Hutchinson (Parij, Fransiya) bilan hamkorlikdagi ilmiy-tadqiqot loyihasi. ) va Bombardier Belfast (hozirgi Spirit AeroSystems (Belfast, Irlandiya)) Optimold ma'lumotlar yig'ish birligi va Optiview Software orqali qatronlarga chidamlilik va haroratni real vaqt rejimida o'lchashga asoslanib, taxminiy yopishqoqlik va Tg ga o'zgartiradi. real vaqtda, shuning uchun ular quritish siklini qachon to‘xtatishni hal qilishlari mumkin,” - tushuntiradi Nikos Pantelelis, Sintezitlar direktori. “Ular zarur bo‘lgandan uzoqroq bo‘lgan ko‘chirish siklini yakunlash uchun kutishlari shart emas.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 RTM ni 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% xarajat kamayishi). E'tibor bering, bu turli jarayonlarni o'z ichiga oladi - tez qotib qoladigan epoksi (iComposite 4.0) bilan RTM uchun CosiMo'da yuqori bosimli T-RTM bilan solishtirganda prepreg lenta (ZAero) va tolali purkagichni oldindan shakllantirishni avtomatlashtirilgan tarzda joylashtirish. Ushbu loyihalardan 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 tugmasini 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 (ishlab chiqarish liniyasining chetida markaziy ma'lumotlar omboridan hisob-kitoblarga nisbatan amalga oshiriladigan hisoblar) so'ngra oqimning oldingi dinamikasini, to'qimachilik preformidagi tola miqdori miqdorini bashorat qilish uchun ishlatiladi. va potentsial quruq dog'lar."Ideal holda, jarayonda yopiq pastadir nazorati va sozlashni yoqish uchun sozlamalarni o'rnatishingiz mumkin", dedi Sause."Bular in'ektsiya bosimi, qolib bosimi va harorat kabi parametrlarni o'z ichiga oladi.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 u. 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?' 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 vizual tarzda ko'rsatish 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 monitoringi uchun alohida Optiflow birligi ishlatiladi.Synthesites shuningdek, qolipda yoki qismda qattiqlashuvchi sensorni talab qilmaydigan, lekin uning o'rniga harorat sensori va qatron/prepreg namunalari ushbu analizator blokida. “Biz shamol turbinasi pichoqlarini ishlab chiqarish uchun infuzion va yopishtiruvchi qotish uchun ushbu eng zamonaviy usuldan foydalanmoqdamiz”, dedi Nikos Pantelelis, Sintezitlar direktori.
Sintezit jarayonlarini boshqarish tizimlari sensorlar, Optiflow va/yoki Optimold maʼlumotlar yigʻish bloklari hamda OptiView va/yoki Onlayn Qatronlar Status (ORS) dasturlarini birlashtiradi. Tasvir krediti: Sintezlar, The CW tomonidan tahrirlangan
Shuning uchun, 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 datchiklar ishlatiladigan chastotaga qarab turli xil chuqurlikdagi qismlarni ham so'roq qilishlari mumkin.Collo elektromagnit sensorlari suyuqlik yoki qismlarning chuqurligini ham o'qiy oladi - 2-10 sm, qarab so'roq qilish chastotasi bo'yicha - va metall bo'lmagan idishlar yoki qatronlar bilan aloqa qiladigan asboblar orqali.
Biroq, magnit mikrosimlar (“Kompozitlar ichidagi harorat va bosimning kontaktsiz monitoringi” ga qarang) hozirda 10 sm masofada kompozitlarni so'roq qilish imkoniyatiga ega bo'lgan yagona datchikdir. Buning sababi, u sensordan javob olish uchun elektromagnit induktsiyadan foydalanadi, bu esa sensordan javob beradi. kompozit materialga o'rnatilgan.AvPro ning yopishtiruvchi biriktiruvchi qatlamga o'rnatilgan ThermoPulse mikrosimli sensori yopishtirish jarayonida haroratni o'lchash uchun 25 mm qalinlikdagi uglerod tolali laminat orqali so'roq qilingan. Mikrosimlarning tukli diametri 3-70 mikron bo'lgani uchun, ular kompozit yoki bog'lanish ishiga ta'sir qilmaydi. 100-200 mikrondan biroz kattaroq diametrlarda optik tolali sensorlar ham strukturaviy xususiyatlarni buzmasdan o'rnatilishi mumkin. Biroq, ular o'lchash uchun yorug'likdan foydalanganligi sababli, optik tolali sensorlar simli ulanishga ega bo'lishi kerak. so'roqchi. Xuddi shunday, dielektrik datchiklar qatron xususiyatlarini o'lchash uchun kuchlanishdan foydalanganligi sababli, ular ham so'roqqa ulangan bo'lishi kerak vako'pchilik ham kuzatayotgan qatron bilan aloqada bo'lishi kerak.
Collo Probe (yuqori) sensori suyuqliklarga botirilishi mumkin, Collo Plate (pastki) esa idish/aralash idishi yoki texnologik quvurlar/besleme 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 bu imkoniyatga ega ultratovushli datchikni loyihalashtirishga to‘g‘ri keldi.Lambientning bir martalik dielektrik datchiklari 350°C gacha bo‘lgan qismli yuzalarda, uning qayta ishlatilishi mumkin bo‘lgan qolipdagi datchiklari esa 250°C gacha ishlatilishi mumkin.RVmagnetics (Kosice, Slovakiya) ishlab chiqilgan. uning 500°C da qattiqlashishiga bardosh bera oladigan kompozit materiallar uchun mikrosimli sensori. Collo sensori texnologiyasining oʻzida haroratning nazariy chegarasi boʻlmasa-da, Collo Plate uchun temperli shisha qalqoni va Collo Probe uchun yangi polietereterketon (PEEK) korpusi sinovdan oʻtkaziladi. Järveläinen ma'lumotlariga ko'ra, 150 ° C da uzluksiz ishlash uchun. Shu bilan birga, PhotonFirst (Alkmaar, Niderlandiya) SuCoHS loyihasi uchun optik tolali sensori uchun 350 ° C ish haroratini ta'minlash uchun poliimid qoplamadan foydalangan.va hokazo, barqaror va tejamkor yuqori haroratli kompozitsiya uchun.
Ayniqsa, o‘rnatish uchun e’tiborga olinishi kerak bo‘lgan yana bir omil - bu 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. 40 ta tolali Bragg panjarasi (FBG) sensorli nuqtalari kamida 1 sm oraliqda.Ushbu datchiklar 66 metr uzunlikdagi kompozit ko‘priklarning strukturaviy sog‘lig‘ini kuzatish (SHM) va katta ko‘prik qavatlarini quyish vaqtida qatronlar oqimini kuzatish uchun ishlatilgan.O‘rnatish Bunday loyiha uchun individual nuqta sensorlari ko'p sonli sensorlar va ko'p o'rnatish vaqtini talab qiladi.NCC va Krenfild universiteti o'zlarining chiziqli dielektrik sensorlari uchun shunga o'xshash afzalliklarni da'vo qilmoqdalar. Lambient, Netzsch va Synthesites tomonidan taklif qilingan bir nuqtali dielektrik sensorlar bilan solishtirganda, " Bizning chiziqli sensorimiz yordamida biz qatronlar oqimini uzunligi bo'ylab doimiy ravishda kuzatib borishimiz mumkin, bu qism yoki asbobda talab qilinadigan sensorlar sonini sezilarli darajada kamaytiradi.
Optik tolali sensorlar uchun AFP NLR. Maxsus blok Coriolis AFP boshining 8-kanaliga 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 oʻrnatishlarni avtomatlashtirishga ham 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 (PhotonFirst jami 23 datchikni taklif etadi) uglerod tolasi sinov panellarida. ko'pgina kompozit mikrosimlar uchun uzoqdir], lekin armatura ishlab chiqarilganda avtomatik ravishda doimiy ravishda joylashtiriladi ", 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 sensorlar 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."Cranfield universiteti va NCC tomonidan ishlab chiqilgan chiziqli dielektrik sensori boshqa yondashuvni qo'llaydi, jumladan, ikki 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 muammo. 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 prognozli ishlab chiqarish quvvatining faqat bir qismi, CWning 2021 yildagi vodorod haqidagi maqolasiga qarang.) Meggittning Karapapasning aytishicha, u FBG sensorlari bilan o'rtacha 250 funt sterling (≈300 € / sensor) bo'lgan optik tolali liniyalar uchun takliflar olgan. so'roq qiluvchining narxi taxminan 10 000 funt sterling (12 000 evro). "Biz sinovdan o'tkazgan chiziqli dielektrik datchik ko'proq qoplangan simga o'xshardi, uni tokchadan sotib olishingiz mumkin", deya qo'shimcha qildi u. "Biz foydalanadigan so'roqchi", deb qo'shimcha qiladi o'quvchi Aleks Skordos ( Krenfild universitetining Kompozit jarayonlar fanida katta ilmiy xodim) "empedans analizatori juda aniq va narxi kamida 30 000 funt sterling [≈ € 36 000], ammo NCC ancha sodda so'rovchidan foydalanadi, u asosan tayyor bo'lmagan so'roqlardan iborat. Advise Deta tijorat kompaniyasining modullari [Bedford, Buyuk Britaniya].Sintezlar qolipdagi datchiklar uchun €1190 va bir martalik/qismli datchiklar uchun €20 dan kotirovka qilinadi, Evroda Optiflow 3900 evroga va Optimold 7200 yevroga baholanadi, bunda bir nechta analizator birliklari uchun chegirmalar ortib boradi.Bu narxlarga Optiview dasturi va har qanday zarur qo'llab-quvvatlash, dedi Pantelelis, shamol pichoq ishlab chiqaruvchilari tsikliga 1,5 soat tejaydi, har oyda bir qatorga pichoqlar qo'shadi va energiya iste'molini 20 foizga kamaytiradi, investitsiya daromadi faqat to'rt oyga etadi.
Kompozit 4.0 raqamli ishlab chiqarish rivojlanishi natijasida sensorlardan 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. ularning dizayni va ishlab chiqarishni 2030 yilga borib talab qilinadigan darajaga yetganda nazorat qiladi. Filamanlarni o'rash va quritish paytida qatlamlardagi kuchlanish darajasini baholash uchun ishlatiladigan xuddi shunday sensorlar, shuningdek, minglab yonilg'i quyish davrlari davomida bakning yaxlitligini kuzatishi, zarur texnik xizmat ko'rsatishni bashorat qilishi va dizayn oxirida qayta sertifikatlashi mumkin. hayot.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 ko‘p komponentli yopishtiruvchi aralashtirish uskunasidagi A, B va hokazo komponentlar nisbatini nazorat qilishda yordam berish uchun Collo sensorlaridan foydalanadi.”Kiilto. endi o'z elimlari tarkibini individual mijozlar uchun moslashtira oladi, - deydi Järveläinen, - lekin u Kiilto-ga qatronlar mijozlarning jarayonlarida qanday o'zaro ta'sir qilishini va mijozlar o'z mahsulotlari bilan qanday munosabatda bo'lishini tushunishga imkon beradi, bu esa etkazib berish usulini 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. OPTO-Light loyihasi bo‘yicha CWning 2019-yildagi 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, so'ngra 30% kalta shisha tolali mustahkamlangan PA6 bilan qoliplanadi. Asosiysi, epoksidagi qolgan reaktivlik termoplastik bilan bog'lanishni ta'minlash uchun prepregni qisman davolashdir. .AZL inyeksion kalıplashni optimallashtirish uchun Synthesites va Netzsch dielektrik sensorlari bilan Optimold va Netzsch DEA288 Epsilon analizatorlari hamda Kistler qolipdagi sensorlari va DataFlow dasturidan foydalanadi.”Siz prepreg siqishni shakllantirish jarayonini chuqur tushunishingiz kerak, chunki bunga ishonch hosil qilishingiz kerak. termoplastik overmolding bilan yaxshi aloqaga erishish uchun davolash holatini tushunish," AZL tadqiqot muhandisi Richard Schares tushuntiradi."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 ushbu turli xil sensorlarni o'z jarayonlariga qanday integratsiya qilishni tushunmaslikdir.Aksariyat kompaniyalarda sensor mutaxassislari yo‘q”.Hozirda oldinga siljish uchun sensor ishlab chiqaruvchilar va mijozlar oldinga va orqaga ma'lumot almashishni talab qiladi. AZL, DLR (Augsburg, Germaniya) va NCC kabi tashkilotlar ko'p sensorli ekspertizalarni rivojlantirmoqda.Sausening aytishicha, UNA ichida guruhlar, shuningdek, spin-off mavjud. Sensor integratsiyasi va raqamli egizak xizmatlarini taklif qiluvchi kompaniyalar. U qo'shimcha qildi: Augsburg AI ishlab chiqarish tarmog'i bu maqsadda 7000 kvadrat metr maydonni ijaraga oldi, "CosiMo'ning rivojlanish rejasini juda keng qamrovga kengaytirdi, shu jumladan bog'langan avtomatlashtirish hujayralari, bu erda sanoat hamkorlari. Mashinalarni joylashtirishi, loyihalarni amalga oshirishi va yangi AI yechimlarini qanday integratsiya qilishni o‘rganishi mumkin”.
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, 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 Kingston, Shimoliy Karolina shahridagi A350 markazi fyuzelyaji va old shpallari uchun Airbus aqlli dizaynini amalga oshiradi.
Yuborilgan vaqt: 20-may-2022-yil
