• head_banner_01

Cảm biến: Dữ liệu cho sản xuất hỗn hợp thế hệ tiếp theo |Thế giới tổng hợp

Để theo đuổi tính bền vững, cảm biến đang giảm thời gian chu kỳ, sử dụng năng lượng và chất thải, tự động hóa kiểm soát quy trình vòng kín và nâng cao kiến ​​thức, mở ra khả năng mới cho sản xuất và cấu trúc thông minh. # Cảm biến # bền vững #SHM
Cảm biến ở bên trái (trên xuống dưới): thông lượng nhiệt (TFX), điện môi trong khuôn (Lambient), sóng siêu âm (Đại học Augsburg), điện môi dùng một lần (Synthesites) và giữa đồng xu và cặp nhiệt điện Microwire (AvPro). theo chiều kim đồng hồ): Hằng số điện môi Collo (CP) so với độ nhớt ion Collo (CIV), độ bền của nhựa so với thời gian (Synthesites) và mô hình kỹ thuật số của phôi được cấy caprolactam sử dụng cảm biến điện từ (Dự án CosiMo, DLR ZLP, Đại học Augsburg).
Khi ngành công nghiệp toàn cầu tiếp tục xuất hiện sau đại dịch COVID-19, nó đã chuyển sang ưu tiên tính bền vững, yêu cầu giảm thiểu chất thải và tiêu thụ tài nguyên (như năng lượng, nước và vật liệu). Do đó, sản xuất phải trở nên hiệu quả hơn và thông minh hơn Nhưng điều này đòi hỏi thông tin. Đối với vật liệu tổng hợp, dữ liệu này đến từ đâu?
Như được mô tả trong loạt bài viết về Composites 4.0 năm 2020 của CW, xác định các phép đo cần thiết để cải thiện chất lượng và sản xuất bộ phận cũng như các cảm biến cần thiết để đạt được các phép đo đó, là bước đầu tiên trong sản xuất thông minh. cảm biến, cảm biến thông lượng nhiệt, cảm biến sợi quang và cảm biến không tiếp xúc sử dụng sóng siêu âm và điện từ — cũng như các dự án chứng minh khả năng của chúng (xem bộ nội dung cảm biến trực tuyến của CW). Bài viết này được xây dựng dựa trên báo cáo này bằng cách thảo luận về các cảm biến được sử dụng trong hỗn hợp vật liệu, những lợi ích và thách thức đã hứa, cũng như bối cảnh công nghệ đang phát triển.
Mạng cảm biến trong CosiMo Một mạng gồm 74 cảm biến - 57 trong số đó là cảm biến siêu âm được phát triển tại Đại học Augsburg (được hiển thị ở bên phải, các chấm màu xanh nhạt ở nửa khuôn trên và dưới) - được sử dụng cho bộ trình diễn Nắp cho T-RTM Dự án đúc CosiMo cho pin composite nhựa nhiệt dẻo. Tín dụng hình ảnh: Dự án CosiMo, DLR ZLP Augsburg, Đại học Augsburg
Mục tiêu số 1: Tiết kiệm tiền. Blog tháng 12 năm 2021 của CW, “Cảm biến siêu âm tùy chỉnh để tối ưu hóa và kiểm soát quy trình tổng hợp”, mô tả công việc tại Đại học Augsburg (UNA, Augsburg, Đức) để phát triển một mạng lưới gồm 74 cảm biến dành cho CosiMo Dự án chế tạo một bộ trình diễn nắp đậy pin EV (vật liệu composite trong giao thông thông minh). Bộ phận này được chế tạo bằng cách sử dụng đúc chuyển nhựa nhiệt dẻo (T-RTM), polyme hóa monomer caprolactam tại chỗ thành hỗn hợp polyamide 6 (PA6). tại UNA và Trưởng Mạng lưới Sản xuất Trí tuệ Nhân tạo (AI) của UNA ở Augsburg, giải thích lý do tại sao cảm biến lại quan trọng như vậy: “Lợi thế lớn nhất mà chúng tôi cung cấp là trực quan hóa những gì đang xảy ra bên trong hộp đen trong quá trình xử lý.Hiện tại, hầu hết các nhà sản xuất đều có những hệ thống hạn chế để đạt được điều này.Ví dụ, họ sử dụng các cảm biến rất đơn giản hoặc cụ thể khi sử dụng truyền nhựa để chế tạo các bộ phận hàng không vũ trụ lớn.Nếu quá trình truyền dịch gặp trục trặc, về cơ bản bạn đã có một mảnh vụn lớn.Nhưng nếu bạn có một giải pháp giải pháp để hiểu những gì đã xảy ra trong quá trình sản xuất và tại sao, bạn có thể sửa chữa nó và sửa chữa nó, giúp bạn tiết kiệm rất nhiều tiền. ”
Cặp nhiệt điện là một ví dụ về “cảm biến đơn giản hoặc cụ thể” đã được sử dụng trong nhiều thập kỷ để theo dõi nhiệt độ của các tấm composite trong quá trình xử lý bằng nồi hấp hoặc lò nướng. Các nhà sản xuất Resin sử dụng nhiều loại cảm biến khác nhau trong phòng thí nghiệm để theo dõi những thay đổi về độ nhớt của nhựa theo thời gian và nhiệt độ để phát triển các công thức bảo dưỡng. nhiều thông số (ví dụ, nhiệt độ và áp suất) và trạng thái của vật liệu (ví dụ: độ nhớt, độ kết tụ, độ kết tinh).
Ví dụ, cảm biến siêu âm được phát triển cho dự án CosiMo sử dụng các nguyên tắc tương tự như kiểm tra siêu âm, đã trở thành cơ sở chính của kiểm tra không phá hủy (NDI) đối với các bộ phận composite đã hoàn thiện. cho biết: “Mục đích của chúng tôi là giảm thiểu thời gian và lao động cần thiết cho việc kiểm tra hậu kỳ đối với các thành phần trong tương lai khi chúng tôi hướng tới sản xuất kỹ thuật số”.Trung tâm Vật liệu (NCC, Bristol, Vương quốc Anh) hợp tác để chứng minh việc giám sát một vòng Solvay (Alpharetta, GA, Hoa Kỳ) EP 2400 trong quá trình RTM bằng cách sử dụng cảm biến điện môi tuyến tính được phát triển tại Đại học Cranfield (Cranfield, Vương quốc Anh) Dòng chảy và xử lý oxyresin cho một Vỏ composite dài 1,3 m, rộng 0,8 m và sâu 0,4 m dùng cho bộ trao đổi nhiệt động cơ máy bay thương mại. Karapapas cho biết: “Ngay bây giờ, chúng tôi chế tạo các tấm thử nghiệm bên cạnh các bộ phận RTM này và sau đó thực hiện thử nghiệm cơ học để xác nhận chu kỳ bảo dưỡng.Nhưng với cảm biến này, điều đó là không cần thiết ”.
Đầu dò Collo được nhúng vào bình trộn sơn (vòng tròn màu xanh lá cây ở trên cùng) để phát hiện khi quá trình trộn hoàn tất, tiết kiệm thời gian và năng lượng.
Matti Järveläinen, Giám đốc điều hành và người sáng lập của ColloidTek Oy (Kolo, Tampere, Phần Lan) cho biết: “Mục tiêu của chúng tôi không phải là một thiết bị phòng thí nghiệm khác, mà là tập trung vào hệ thống sản xuất” khám phá về Collo's sự kết hợp của cảm biến trường điện từ (EMF), xử lý tín hiệu và phân tích dữ liệu để đo “dấu vân tay” của bất kỳ chất lỏng nào như monome, nhựa hoặc chất kết dính. “Những gì chúng tôi cung cấp là một công nghệ mới cung cấp phản hồi trực tiếp trong thời gian thực, vì vậy bạn có thể Järveläinen nói: “Các cảm biến của chúng tôi chuyển đổi dữ liệu thời gian thực thành các đại lượng vật lý dễ hiểu và có thể thực hiện được, chẳng hạn như độ nhớt lưu biến, cho phép tối ưu hóa quy trình.Ví dụ, bạn có thể rút ngắn thời gian trộn vì bạn có thể thấy rõ khi nào trộn xong.Do đó, với Bạn có thể tăng năng suất, tiết kiệm năng lượng và giảm phế liệu so với quá trình xử lý ít được tối ưu hóa hơn. ”
Mục tiêu số 2: Tăng cường kiến ​​thức và hình dung về quy trình. Đối với các quy trình như tổng hợp, Järveläinen nói, “Bạn không thấy nhiều thông tin chỉ từ một ảnh chụp nhanh.Bạn chỉ cần lấy một mẫu và đi vào phòng thí nghiệm và xem nó như thế nào vài phút hoặc vài giờ trước.Nó giống như việc lái xe trên đường cao tốc, mỗi giờ Mở mắt ra trong một phút và cố gắng đoán xem con đường sẽ đi đến đâu ”.Sause đồng ý và lưu ý rằng mạng cảm biến được phát triển trong CosiMo “giúp chúng tôi có được bức tranh toàn cảnh về quá trình và hành vi vật chất.Chúng ta có thể thấy các hiệu ứng cục bộ trong quá trình này, phản ứng với Sự thay đổi về độ dày của một phần hoặc các vật liệu tích hợp như lõi xốp.Những gì chúng tôi đang cố gắng làm là cung cấp thông tin về những gì đang thực sự xảy ra trong khuôn.Điều này cho phép chúng tôi xác định các thông tin khác nhau như hình dạng của dòng chảy phía trước, sự xuất hiện của mỗi phần thời gian và mức độ tổng hợp tại mỗi vị trí cảm biến. ”
Collo làm việc với các nhà sản xuất chất kết dính epoxy, sơn và thậm chí cả bia để tạo hồ sơ quy trình cho từng lô sản xuất. ổn định và nâng cao chất lượng.
Video về mặt trước của dòng chảy trong một phần CosiMo (lối vào tiêm là chấm trắng ở trung tâm) như một hàm của thời gian, dựa trên dữ liệu đo lường từ mạng cảm biến trong khuôn. Augsburg
“Tôi muốn biết điều gì xảy ra trong quá trình sản xuất một phần, không phải mở hộp và xem điều gì xảy ra sau đó,” Karapapas của Meggitt nói. ”Các sản phẩm chúng tôi phát triển bằng cách sử dụng cảm biến điện môi của Cranfield cho phép chúng tôi xem quá trình tại chỗ và chúng tôi cũng có thể để xác minh độ đóng rắn của nhựa. "Sử dụng tất cả sáu loại cảm biến được mô tả bên dưới (không phải là danh sách đầy đủ, chỉ là một lựa chọn nhỏ, nhà cung cấp), có thể theo dõi quá trình đóng rắn / trùng hợp và dòng nhựa. Trong quá trình đúc composite. Điều này đã được chứng minh trong CosiMo, sử dụng các cảm biến ở chế độ siêu âm, điện môi và điện áp áp để đo nhiệt độ và áp suất của Kistler (Winterthur, Thụy Sĩ).
Mục tiêu số 3: Giảm thời gian chu kỳ. Cảm biếnollo có thể đo tính đồng nhất của hai phần epoxy đóng rắn nhanh khi các phần A và B được trộn và bơm vào trong quá trình RTM và tại mọi vị trí trong khuôn nơi đặt các cảm biến như vậy. Điều này có thể giúp kích hoạt nhựa chữa bệnh nhanh hơn cho các ứng dụng như Urban Air Mobility (UAM), sẽ cung cấp chu kỳ chữa bệnh nhanh hơn so với nhựa epoxit một phần hiện tại như RTM6.
Cảm biến Collo cũng có thể theo dõi và hình dung epoxy được khử khí, bơm vào và đóng rắn, và khi mỗi quá trình hoàn tất. (MSM) Các công ty như AvPro ​​(Norman, Oklahoma, Hoa Kỳ) đã theo đuổi MSM trong nhiều thập kỷ để theo dõi những thay đổi trong các vật liệu và quy trình một phần vì nó theo đuổi các mục tiêu cụ thể về nhiệt độ chuyển thủy tinh (Tg), độ nhớt, sự trùng hợp và / hoặc Ví dụ, một mạng lưới các cảm biến và phân tích kỹ thuật số trong CosiMo đã được sử dụng để xác định thời gian tối thiểu cần thiết để làm nóng máy ép và khuôn RTM và nhận thấy rằng 96% độ trùng hợp tối đa đạt được trong 4,5 phút.
Các nhà cung cấp cảm biến điện môi như Lambient Technologies (Cambridge, MA, Mỹ), Netzsch (Selb, Đức) và Synthesites (Uccle, Bỉ) cũng đã chứng minh khả năng giảm thời gian chu kỳ của họ. ) và Bombardier Belfast (nay là Spirit AeroSystems (Belfast, Ireland)) báo cáo rằng dựa trên các phép đo thời gian thực về điện trở và nhiệt độ của nhựa thông qua đơn vị thu thập dữ liệu Optimold và Phần mềm Optiview chuyển đổi thành độ nhớt ước tính và Tg. “Các nhà sản xuất có thể thấy Tg Nikos Pantelelis, Giám đốc của Synthesites giải thích trong thời gian thực, để họ có thể quyết định khi nào nên dừng chu trình đóng rắn.Ví dụ, chu kỳ truyền thống cho RTM6 là 2 giờ bảo dưỡng hoàn toàn ở 180 ° C.Chúng tôi thấy rằng điều này có thể được rút ngắn xuống 70 phút trong một số hình học.Điều này cũng đã được chứng minh trong dự án INNOTOOL 4.0 (xem “Tăng tốc RTM với cảm biến thông lượng nhiệt”), trong đó việc sử dụng cảm biến thông lượng nhiệt đã rút ngắn chu kỳ lưu hóa RTM6 từ 120 phút xuống 90 phút.
Mục tiêu số 4: Kiểm soát vòng kín đối với các quy trình thích ứng. Đối với dự án CosiMo, mục tiêu cuối cùng là tự động hóa kiểm soát vòng kín trong quá trình sản xuất các bộ phận tổng hợp. Đây cũng là mục tiêu của dự án ZAero và iComposite 4.0 được CW báo cáo trong 2020 (giảm 30-50% chi phí) .Lưu ý rằng những quy trình này liên quan đến các quy trình khác nhau - vị trí tự động của băng sơ chế (ZAero) và định hình sơ bộ phun sợi so với T-RTM áp suất cao trong CosiMo cho RTM với epoxy đóng rắn nhanh (iComposite 4.0). trong số các dự án này sử dụng các cảm biến với các mô hình và thuật toán kỹ thuật số để mô phỏng quá trình và dự đoán kết quả của phần hoàn thiện.
Ông Sause giải thích, việc kiểm soát quy trình có thể được coi là một chuỗi các bước.Một vài bước khác, có thể là một nửa của kiểm soát vòng kín, có thể nhấn nút dừng để can thiệp, Điều chỉnh quy trình và ngăn chặn các bộ phận bị từ chối.Bước cuối cùng, bạn có thể phát triển một bộ đôi kỹ thuật số, có thể được tự động hóa, nhưng cũng cần đầu tư vào phương pháp học máy ”.Trong CosiMo, khoản đầu tư này cho phép các cảm biến cung cấp dữ liệu vào bộ đôi kỹ thuật số, phân tích Edge (tính toán được thực hiện ở rìa của dây chuyền sản xuất so với tính toán từ kho dữ liệu trung tâm) sau đó được sử dụng để dự đoán động lực phía trước dòng chảy, hàm lượng sợi trên mỗi phôi dệt và các điểm khô tiềm ẩn. ”Lý tưởng nhất là bạn có thể thiết lập các cài đặt để cho phép điều khiển và điều chỉnh vòng kín trong quá trình,” Sause nói. ”Chúng sẽ bao gồm các thông số như áp suất phun, áp suất khuôn và nhiệt độ.Bạn cũng có thể sử dụng thông tin này để tối ưu hóa tài liệu của mình ”.
Để làm như vậy, các công ty đang sử dụng cảm biến để tự động hóa các quy trình, chẳng hạn như Synthesites đang làm việc với khách hàng của mình để tích hợp cảm biến với thiết bị để đóng đầu vào nhựa khi truyền xong hoặc bật máy ép nhiệt khi đạt được mục tiêu chữa khỏi.
Järveläinen lưu ý rằng để xác định cảm biến nào tốt nhất cho từng trường hợp sử dụng, “bạn cần hiểu những thay đổi trong vật liệu và quy trình bạn muốn theo dõi, sau đó bạn phải có một máy phân tích.”Máy phân tích thu thập dữ liệu được máy thẩm vấn hoặc đơn vị thu thập dữ liệu thu thập.Sause nói: “Bạn thực sự thấy rất nhiều công ty tích hợp cảm biến, nhưng sau đó họ không làm gì với dữ liệu và chuyển đổi nó thành thông tin có thể sử dụng được là“ một hệ thống thu thập dữ liệu, cũng như kiến ​​trúc lưu trữ dữ liệu để có thể xử lý dữ liệu. "
Järveläinen nói: “Người dùng cuối không chỉ muốn xem dữ liệu thô.” Họ muốn biết, “Quy trình có được tối ưu hóa không?” “Khi nào thì có thể thực hiện bước tiếp theo?” Để làm được điều này, bạn cần kết hợp nhiều cảm biến để phân tích và sau đó sử dụng máy học để tăng tốc quá trình. "Cách tiếp cận phân tích cạnh và học máy này được sử dụng bởi nhóm Collo và CosiMo có thể đạt được thông qua bản đồ độ nhớt, mô hình số của mặt trước dòng nhựa và khả năng kiểm soát cuối cùng các thông số quy trình và máy móc được hiển thị trực quan.
Optimold là một máy phân tích được phát triển bởi Synthesites cho các cảm biến điện môi của nó. Được điều khiển bởi phần mềm Optiview của Synthesites, thiết bị Optimold sử dụng các phép đo nhiệt độ và điện trở của nhựa để tính toán và hiển thị đồ thị thời gian thực để theo dõi trạng thái nhựa bao gồm tỷ lệ hỗn hợp, lão hóa hóa học, độ nhớt, Tg và mức độ đóng rắn. Nó có thể được sử dụng trong quá trình sơ chế và tạo thành chất lỏng. Một bộ phận riêng biệt Optiflow được sử dụng để theo dõi dòng chảy. Nikos Pantelelis, Giám đốc Synthesites, cho biết: cảm biến nhiệt độ và các mẫu nhựa / prereg trong thiết bị phân tích này.
Hệ thống điều khiển quá trình Synthesites tích hợp các cảm biến, bộ thu thập dữ liệu Optiflow và / hoặc Optimold và phần mềm OptiView và / hoặc Trạng thái nhựa trực tuyến (ORS).
Do đó, hầu hết các nhà cung cấp cảm biến đã phát triển máy phân tích của riêng họ, một số sử dụng máy học và một số thì không. chỉ một yếu tố để xem xét. Còn nhiều yếu tố khác.
Tiếp xúc cũng là một yếu tố quan trọng cần cân nhắc khi lựa chọn sử dụng cảm biến nào. Cảm biến có thể cần phải tiếp xúc với vật liệu, bộ dò tín hiệu hoặc cả hai. Ví dụ, cảm biến thông lượng nhiệt và siêu âm có thể được lắp vào khuôn RTM từ 1-20mm bề mặt - giám sát chính xác không yêu cầu tiếp xúc với vật liệu trong khuôn. Cảm biến siêu âm cũng có thể thẩm vấn các bộ phận ở các độ sâu khác nhau tùy thuộc vào tần số được sử dụng. về tần suất thẩm vấn - và thông qua các vật chứa hoặc dụng cụ phi kim loại tiếp xúc với nhựa.
Tuy nhiên, các dây vi sóng từ tính (xem phần “Giám sát nhiệt độ và áp suất bên trong vật liệu tổng hợp không tiếp xúc”) hiện là cảm biến duy nhất có khả năng thẩm vấn vật liệu tổng hợp ở khoảng cách 10 cm. được nhúng vào vật liệu composite. Cảm biến vi sóng ThermoPulse củavPro, được nhúng trong lớp liên kết kết dính, đã được thẩm vấn thông qua một tấm cán sợi carbon dày 25mm để đo nhiệt độ trong quá trình liên kết. Chúng không ảnh hưởng đến hiệu suất tổng hợp hoặc liên kết. Ở đường kính lớn hơn một chút từ 100-200 micron, cảm biến sợi quang cũng có thể được nhúng mà không làm suy giảm các đặc tính cấu trúc. Tuy nhiên, vì chúng sử dụng ánh sáng để đo nên cảm biến sợi quang phải có kết nối có dây với Tương tự như vậy, vì cảm biến điện môi sử dụng điện áp để đo các đặc tính của nhựa, chúng cũng phải được kết nối với bộ dò tín hiệu vàhầu hết cũng phải tiếp xúc với nhựa mà họ đang giám sát.
Cảm biến Collo Probe (trên cùng) có thể được nhúng trong chất lỏng, trong khi Tấm Collo (dưới cùng) được lắp vào thành bình / thùng trộn hoặc đường ống quy trình / đường cấp liệu.
Khả năng nhiệt độ của cảm biến cũng là một yếu tố quan trọng cần cân nhắc. Phải thiết kế một cảm biến siêu âm với khả năng này. Cảm biến điện môi dùng một lần củaambient có thể được sử dụng trên các bề mặt chi tiết lên đến 350 ° C và cảm biến trong khuôn có thể tái sử dụng của nó có thể được sử dụng lên đến 250 ° C.RVmagnetics (Kosice, Slovakia) đã phát triển cảm biến vi sóng của nó cho vật liệu composite có thể chịu được đóng rắn ở 500 ° C.Trong khi bản thân công nghệ cảm biến Collo không có giới hạn nhiệt độ lý thuyết, tấm chắn kính cường lực cho Tấm Collo và vỏ polyetheretherketone (PEEK) mới cho Collo Probe đều được thử nghiệm Trong khi đó, PhotonFirst (Alkmaar, Hà Lan) sử dụng lớp phủ polyimide để cung cấp nhiệt độ hoạt động 350 ° C cho cảm biến sợi quang của mình cho SuCoHS projvv, cho một composite nhiệt độ cao bền vững và hiệu quả về chi phí.
Một yếu tố khác cần xem xét, đặc biệt là đối với việc lắp đặt, là cảm biến đo lường tại một điểm duy nhất hay là cảm biến tuyến tính với nhiều điểm cảm biến. Ví dụ, cảm biến sợi quang Com & Sens (Eke, Bỉ) có thể dài tới 100 mét và có tính năng đến 40 điểm cảm biến cách tử Bragg (FBG) sợi quang với khoảng cách tối thiểu là 1 cm. Các cảm biến này đã được sử dụng để theo dõi sức khỏe kết cấu (SHM) của các cây cầu composite dài 66 mét và theo dõi dòng chảy nhựa trong quá trình truyền vào các bản cầu lớn. Các cảm biến điểm riêng lẻ cho một dự án như vậy sẽ yêu cầu một số lượng lớn cảm biến và nhiều thời gian lắp đặt.NCC và Đại học Cranfield khẳng định những lợi thế tương tự đối với cảm biến điện môi tuyến tính của họ. Với cảm biến tuyến tính của chúng tôi, chúng tôi có thể theo dõi dòng nhựa liên tục dọc theo chiều dài, điều này làm giảm đáng kể số lượng cảm biến cần thiết trong bộ phận hoặc công cụ. ”
AFP NLR cho cảm biến sợi quang Một bộ phận đặc biệt được tích hợp vào kênh thứ 8 của đầu Coriolis AFP để đặt bốn mảng cảm biến sợi quang vào một bảng thử nghiệm composite được gia cố bằng sợi carbon ở nhiệt độ cao.
Trong dự án SuCoHS, Royal NLR (Trung tâm Hàng không Vũ trụ Hà Lan, Marknesse) đã phát triển một bộ phận đặc biệt được tích hợp vào kênh thứ 8, người đứng đầu Vị trí sợi quang tự động (AFP) của Coriolis Composites (Queven, Pháp) để nhúng Bốn mảng ( các đường cáp quang riêng biệt), mỗi đường có 5 đến 6 cảm biến FBG (PhotonFirst cung cấp tổng cộng 23 cảm biến), trong các bảng thử nghiệm bằng sợi carbon. RVmagnetics đã đặt các cảm biến vi sóng của mình trong thanh thép GFRP dát mỏng. ”Các dây không liên tục [1-4 cm. Ratislav Varga, đồng sáng lập của RVmagnetics, cho biết: dài đối với hầu hết các lò vi sóng bằng vật liệu tổng hợp], nhưng được đặt tự động liên tục khi cốt thép được sản xuất.“Bạn có một cái lò vi sóng với một sợi dây dài 1km.cuộn dây tóc và đưa nó vào cơ sở sản xuất thép cây mà không thay đổi cách sản xuất thép cây ”.Trong khi đó, Com & Sens đang nghiên cứu công nghệ tự động để nhúng các cảm biến sợi quang trong quá trình quấn dây tóc vào các bình chịu áp lực.
Vì khả năng dẫn điện của nó, sợi carbon có thể gây ra các vấn đề với cảm biến điện môi. Cảm biến điện môi sử dụng hai điện cực đặt gần nhau. ”Nếu các sợi làm cầu nối các điện cực, chúng sẽ làm ngắn mạch cảm biến”, nhà sáng lập Lambient, Huan Lee, giải thích. Trong trường hợp này, hãy sử dụng một bộ lọc. "Bộ lọc cho phép nhựa thông qua các cảm biến, nhưng cách ly chúng khỏi sợi carbon."Cảm biến điện môi tuyến tính được phát triển bởi Đại học Cranfield và NCC sử dụng một cách tiếp cận khác, bao gồm hai cặp dây đồng xoắn. bằng một loại polyme cách điện không ảnh hưởng đến điện trường, nhưng ngăn không cho sợi carbon bị ngắn đi.
Tất nhiên, chi phí cũng là một vấn đề .om & Sens nói rằng chi phí trung bình cho mỗi điểm cảm biến FBG là 50-125 euro, có thể giảm xuống khoảng 25-35 euro nếu được sử dụng theo lô (ví dụ: cho 100.000 bình áp suất). (Đây là chỉ một phần nhỏ so với công suất sản xuất hiện tại và dự kiến ​​của các bình áp suất composite, xem bài báo năm 2021 của CW về hydro.) Karapapas của Meggitt cho biết ông đã nhận được đề nghị cho các tuyến cáp quang có cảm biến FBG với giá trung bình £ 250 / cảm biến (≈300 € / cảm biến), máy thẩm vấn trị giá khoảng 10.000 bảng Anh (12.000 €). "Cảm biến điện môi tuyến tính mà chúng tôi đã thử nghiệm giống như một sợi dây bọc mà bạn có thể mua ngoài giá", ông nói thêm. "Máy thẩm vấn mà chúng tôi sử dụng", Alex Skordos, độc giả ( nhà nghiên cứu cấp cao) trong Khoa học Quy trình Composites tại Đại học Cranfield, “là một máy phân tích trở kháng, rất chính xác và có giá ít nhất 30.000 bảng Anh [≈ € 36.000], nhưng NCC sử dụng một bộ thẩm vấn đơn giản hơn nhiều, về cơ bản bao gồm mô-đun từ công ty thương mại Advise Deta [Bedford, Vương quốc Anh]. ”Synthesites đang báo giá € 1,190 cho cảm biến trong khuôn và € 20 cho cảm biến sử dụng một lần / bộ phận Tính bằng EUR, Optiflow được báo giá 3,900 EUR và Optimold là 7.200 EUR, với mức chiết khấu ngày càng tăng cho nhiều đơn vị máy phân tích. Giá này bao gồm phần mềm Optiview và bất kỳ Pantelelis cho biết hỗ trợ cần thiết, đồng thời cho biết thêm rằng các nhà sản xuất cánh gió tiết kiệm 1,5 giờ mỗi chu kỳ, bổ sung thêm cánh cho mỗi dây chuyền mỗi tháng và giảm mức sử dụng năng lượng xuống 20%, với lợi tức đầu tư chỉ trong bốn tháng.
Ví dụ, Grégoire Beauduin, Giám đốc Phát triển Kinh doanh tại Com & Sens, các công ty sử dụng cảm biến sẽ đạt được lợi thế khi sản xuất kỹ thuật số composite 4.0 phát triển. thiết kế của họ và giám sát sản xuất khi chúng đạt đến mức yêu cầu vào năm 2030. Các cảm biến tương tự được sử dụng để đánh giá mức độ biến dạng trong các lớp trong quá trình quấn và bảo dưỡng dây tóc cũng có thể giám sát tính toàn vẹn của bình trong hàng nghìn chu kỳ tiếp nhiên liệu, dự đoán bảo trì cần thiết và chứng nhận lại khi kết thúc thiết kế đời sống.Chúng ta có thể Một bể dữ liệu kép kỹ thuật số được cung cấp cho mọi bình áp suất composite được sản xuất và giải pháp cũng đang được phát triển cho các vệ tinh. ”
Cho phép bộ đôi và luồng kỹ thuật số Com & Sens đang làm việc với một nhà sản xuất vật liệu tổng hợp để sử dụng cảm biến sợi quang của họ để cho phép luồng dữ liệu kỹ thuật số thông qua thiết kế, sản xuất và dịch vụ (bên phải) để hỗ trợ thẻ ID kỹ thuật số hỗ trợ bộ đôi kỹ thuật số của từng bộ phận (bên trái) được tạo ra. Tín dụng hình ảnh: Com & Sens và Hình 1, “Kỹ thuật với chủ đề kỹ thuật số” của V. Singh, K. Wilcox.
Do đó, dữ liệu cảm biến hỗ trợ bộ đôi kỹ thuật số, cũng như chuỗi kỹ thuật số trải dài từ thiết kế, sản xuất, hoạt động dịch vụ và lỗi thời. cũng đã thay đổi cách các chuỗi cung ứng hoạt động cùng nhau, chẳng hạn như nhà sản xuất chất kết dính Kiilto (Tampere, Phần Lan) sử dụng cảm biến Collo để giúp khách hàng của mình kiểm soát tỷ lệ các thành phần A, B, v.v. trong thiết bị trộn keo đa thành phần của họ. ”Kiilto Järveläinen cho biết bây giờ có thể điều chỉnh thành phần chất kết dính của nó cho từng khách hàng, “nhưng nó cũng cho phép Kiilto hiểu cách các loại nhựa tương tác trong quá trình của khách hàng và cách khách hàng tương tác với sản phẩm của họ, điều này đang thay đổi cách thức cung cấp.Các chuỗi có thể hoạt động cùng nhau ”.
OPTO-Light sử dụng các cảm biến Kistler, Netzsch và Synthesites để theo dõi quá trình đóng rắn cho các bộ phận CFRP epoxy quá nhiệt dẻo.
Bộ cảm biến cũng hỗ trợ kết hợp vật liệu và quy trình mới sáng tạo. Quá trình nén theo chiều ngang một sợi carbon / sơ chế epoxy To (UD), sau đó được phủ lên trên bằng sợi thủy tinh ngắn PA6 gia cường 30%. Chìa khóa là chỉ xử lý một phần sơ chế để khả năng phản ứng còn lại trong epoxy có thể cho phép liên kết với nhựa nhiệt dẻo .AZL sử dụng máy phân tích Optimold và Netzsch DEA288 Epsilon với cảm biến điện môi Synthesites và Netzsch cũng như cảm biến trong khuôn Kistler và phần mềm DataFlow để tối ưu hóa quá trình ép phun. ”Bạn phải hiểu sâu về quy trình đúc nén trước vì bạn phải chắc chắn rằng mình Kỹ sư nghiên cứu Richard Schares của AZL giải thích:“Trong tương lai, quy trình có thể thích ứng Và thông minh, vòng quay quy trình được kích hoạt bởi các tín hiệu cảm biến.”
Tuy nhiên, có một vấn đề cơ bản, Järveläinen nói, “và đó là sự thiếu hiểu biết của khách hàng về cách tích hợp các cảm biến khác nhau này vào quy trình của họ.Hầu hết các công ty không có chuyên gia cảm biến ”.Hiện tại, chặng đường phía trước đòi hỏi các nhà sản xuất cảm biến và khách hàng phải trao đổi thông tin qua lại. Các tổ chức như AZL, DLR (Augsburg, Đức) và NCC đang phát triển chuyên môn về đa cảm biến. Ông nói thêm rằng mạng lưới sản xuất AI của Augsburg đã thuê một cơ sở rộng 7.000 mét vuông cho mục đích này, “mở rộng kế hoạch phát triển của CosiMo sang một phạm vi rất rộng, bao gồm các tế bào tự động hóa được liên kết, nơi các đối tác công nghiệp có thể Đặt máy móc, chạy các dự án và học cách tích hợp các giải pháp AI mới. ”
Carapappas nói rằng cuộc trình diễn cảm biến điện môi của Meggitt tại NCC chỉ là bước đầu tiên trong quá trình đó. “Cuối cùng, tôi muốn theo dõi các quy trình và quy trình làm việc của mình và đưa chúng vào hệ thống ERP của chúng tôi để tôi biết trước những thành phần nào cần sản xuất, những người nào tôi cần và những vật liệu để đặt hàng.Tự động hóa kỹ thuật số phát triển. ”
Chào mừng bạn đến với SourceBook trực tuyến, tương ứng với ấn bản in hàng năm của CompositesWorld về Hướng dẫn dành cho người mua trong ngành của SourceBook Composites.
Spirit AeroSystems triển khai thiết kế thông minh của Airbus cho thân máy bay trung tâm và thân trước A350 ở Kingston, NC


Thời gian đăng: Tháng 5-2022