Wrth fynd ar drywydd cynaliadwyedd, mae synwyryddion yn lleihau amseroedd beicio, defnydd ynni a gwastraff, yn awtomeiddio rheolaeth prosesau dolen gaeedig a chynyddu gwybodaeth, gan agor posibiliadau newydd ar gyfer gweithgynhyrchu a strwythurau clyfar.#synwyryddion #cynaliadwyedd #SHM
Synwyryddion ar y chwith (o'r brig i'r gwaelod): fflwcs gwres (TFX), deuelectrig yn yr Wyddgrug (Lambient), ultrasonics (Prifysgol Augsburg), deuelectrig tafladwy (Synthesites) a rhwng ceiniogau a thermocyplau Microwire (AvPro). Graffiau (top, clocwedd): cysonyn deuelectrig collo (CP) yn erbyn gludedd ïonig Collo (CIV), ymwrthedd resin yn erbyn amser (Synthesites) a model digidol o ragffurfiau wedi'u mewnblannu caprolactam gan ddefnyddio synwyryddion electromagnetig (prosiect CosiMo, DLR ZLP, Prifysgol Augsburg).
Wrth i'r diwydiant byd-eang barhau i ddod allan o'r pandemig COVID-19, mae wedi symud i flaenoriaethu cynaliadwyedd, sy'n gofyn am leihau gwastraff a'r defnydd o adnoddau (fel ynni, dŵr a deunyddiau). O ganlyniad, rhaid i weithgynhyrchu ddod yn fwy effeithlon a doethach. .Ond mae hyn yn ei gwneud yn ofynnol information.For cyfansoddion, o ble mae'r data hwn yn dod?
Fel y disgrifir yng nghyfres erthyglau 2020 Composites 4.0 CW, diffinio'r mesuriadau sydd eu hangen i wella ansawdd rhan a chynhyrchiad, a'r synwyryddion sydd eu hangen i gyflawni'r mesuriadau hynny, yw'r cam cyntaf mewn gweithgynhyrchu smart. Yn ystod 2020 a 2021, adroddodd CW ar synwyryddion—deuelectrig. synwyryddion, synwyryddion fflwcs gwres, synwyryddion ffibr optig, a synwyryddion digyswllt gan ddefnyddio tonnau ultrasonic ac electromagnetig - yn ogystal â phrosiectau gan ddangos eu galluoedd (gweler set cynnwys synhwyrydd ar-lein CW). Mae'r erthygl hon yn adeiladu ar yr adroddiad hwn trwy drafod y synwyryddion a ddefnyddir mewn deunyddiau cyfansawdd, eu buddion a'u heriau a addawyd, a'r dirwedd dechnolegol sy'n cael ei datblygu. Yn benodol, cwmnïau sy'n dod i'r amlwg fel arweinwyr yn y mae diwydiant cyfansoddion eisoes yn archwilio ac yn llywio'r gofod hwn.
Rhwydwaith synhwyrydd yn CosiMo Defnyddir rhwydwaith o 74 o synwyryddion - 57 ohonynt yn synwyryddion ultrasonic a ddatblygwyd ym Mhrifysgol Augsburg (a ddangosir ar y dde, dotiau glas golau yn yr haneri llwydni uchaf ac isaf) - ar gyfer arddangoswr Lid ar gyfer y T-RTM mowldio prosiect CosiMo ar gyfer batris cyfansawdd thermoplastig. Credyd delwedd: prosiect CosiMo, DLR ZLP Augsburg, Prifysgol Augsburg
Nod #1: Arbed arian. Mae blog Rhagfyr 2021 CW, “Synwyryddion Ultrasonig Cwsmer ar gyfer Optimeiddio a Rheoli Prosesau Cyfansawdd,” yn disgrifio gwaith ym Mhrifysgol Augsburg (UNA, Augsburg, yr Almaen) i ddatblygu rhwydwaith o 74 o synwyryddion sy'n For the CosiMo prosiect i gynhyrchu arddangoswr clawr batri EV (deunyddiau cyfansawdd mewn cludiant smart). Mae'r rhan wedi'i gwneud gan ddefnyddio mowldio trosglwyddo resin thermoplastig (T-RTM), sy'n polymerize monomer caprolactam in situ i mewn i polyamid 6 (PA6) cyfansawdd.Markus Sause, Athro yn UNA a Phennaeth Rhwydwaith Cynhyrchu Deallusrwydd Artiffisial (AI) UNA yn Augsburg, yn esbonio pam mae synwyryddion mor bwysig: “Mae'r y fantais fwyaf a gynigiwn yw delweddu'r hyn sy'n digwydd y tu mewn i'r blwch du wrth brosesu. Ar hyn o bryd, mae gan y rhan fwyaf o weithgynhyrchwyr systemau cyfyngedig i gyflawni hyn. Er enghraifft, defnyddiant synwyryddion syml iawn neu benodol wrth ddefnyddio trwyth resin i wneud rhannau awyrofod mawr. Os aiff y broses trwyth o'i le, yn y bôn mae gennych ddarn mawr o sgrap. Ond os oes gennych chi atebion i ddeall beth aeth o'i le yn y broses gynhyrchu a pham, gallwch chi ei drwsio a'i gywiro, gan arbed llawer o arian i chi."
Mae thermocyplau yn enghraifft o “synhwyrydd syml neu benodol” sydd wedi'i ddefnyddio ers degawdau i fonitro tymheredd laminiadau cyfansawdd yn ystod awtoclaf neu halltu popty. Fe'u defnyddir hyd yn oed i reoli'r tymheredd mewn poptai neu wresogi blancedi i wella clytiau atgyweirio cyfansawdd gan ddefnyddio bonders thermol.Mae gweithgynhyrchwyr resin yn defnyddio amrywiaeth o synwyryddion yn y labordy i fonitro newidiadau mewn gludedd resin dros amser a thymheredd i ddatblygu fformwleiddiadau iachâd.Beth sy'n dod i'r amlwg, fodd bynnag, yw synhwyrydd rhwydwaith sy'n gallu delweddu a rheoli'r broses weithgynhyrchu yn y fan a'r lle yn seiliedig ar baramedrau lluosog (ee, tymheredd a phwysau) a chyflwr y deunydd (ee, gludedd, agregu, crisialu).
Er enghraifft, mae'r synhwyrydd ultrasonic a ddatblygwyd ar gyfer y prosiect CosiMo yn defnyddio'r un egwyddorion ag archwilio ultrasonic, sydd wedi dod yn brif gynheiliad profi annistrywiol (NDI) o rannau cyfansawdd gorffenedig.Petros Karapapas, Prif Beiriannydd yn Meggitt (Loughborough, DU), Meddai: “Ein nod yw lleihau’r amser a’r llafur sydd eu hangen ar gyfer archwiliad ôl-gynhyrchu o gydrannau’r dyfodol wrth i ni symud tuag at weithgynhyrchu digidol.” Cydweithrediad y Ganolfan Deunyddiau (NCC, Bryste, DU) i ddangos monitro modrwy EP 2400 Solvay (Alpharetta, GA, UDA) yn ystod RTM gan ddefnyddio synhwyrydd deuelectrig llinol a ddatblygwyd ym Mhrifysgol Cranfield (Cranfield, DU) Llif a halltu ocsiresin ar gyfer a Cragen gyfansawdd 1.3m o hyd, 0.8m o led a 0.4m o ddyfnder ar gyfer cyfnewidydd gwres injan awyrennau masnachol. “Wrth i ni edrych ar sut i wneud cynulliadau mwy gyda chynhyrchiant uwch, ni allem fforddio gwneud yr holl archwiliadau a phrofion ôl-brosesu traddodiadol ar bob rhan, ”meddai Karapapas.” Ar hyn o bryd, rydym yn gwneud paneli prawf wrth ymyl y rhannau RTM hyn ac yna'n gwneud profion mecanyddol i ddilysu y cylch gwella. Ond gyda'r synhwyrydd hwn, nid yw hynny'n angenrheidiol. ”
Mae'r Collo Probe yn cael ei drochi yn y llestr cymysgu paent (cylch gwyrdd ar y brig) i ganfod pan fydd y cymysgu wedi'i gwblhau, gan arbed amser a chredyd ynni.Image: ColloidTek Oy
“Nid dyfais labordy arall yw ein nod, ond canolbwyntio ar systemau cynhyrchu,” meddai Matti Järveläinen, Prif Swyddog Gweithredol a sylfaenydd ColloidTek Oy (Kolo, Tampere, y Ffindir). cyfuniad o synwyryddion maes electromagnetig (EMF), prosesu signal a dadansoddi data i fesur “olion bysedd” unrhyw hylif megis monomerau, resinau neu gludyddion. “Yr hyn rydyn ni'n ei gynnig yw technoleg newydd sy'n rhoi adborth uniongyrchol mewn amser real, fel y gallwch chi ddeall yn well sut mae'ch proses yn gweithio mewn gwirionedd ac ymateb pan fydd pethau'n mynd o chwith,” meddai Järveläinen. “Mae ein synwyryddion yn trosi real- data amser i feintiau corfforol dealladwy a gweithredadwy, megis gludedd rheolegol, sy'n caniatáu optimeiddio prosesau. Er enghraifft, gallwch chi gwtogi amseroedd cymysgu oherwydd gallwch chi weld yn glir pan fydd y cymysgu wedi'i gwblhau. Felly, gyda Chi gallwch gynyddu cynhyrchiant, arbed ynni a lleihau sgrap o gymharu â llai o brosesu wedi'i optimeiddio.”
Nod #2: Cynyddu gwybodaeth am brosesau a delweddu. Ar gyfer prosesau fel agregu, dywed Järveläinen, “Dydych chi ddim yn gweld llawer o wybodaeth o giplun yn unig. Rydych chi'n cymryd sampl ac yn mynd i mewn i'r labordy ac yn edrych sut brofiad oedd o funudau neu oriau yn ôl. Mae fel gyrru ar y briffordd, bob awr Agorwch eich llygaid am funud a cheisiwch ragweld i ble mae'r ffordd yn mynd.” Mae Sause yn cytuno, gan nodi bod y rhwydwaith synwyryddion a ddatblygwyd yn CosiMo “yn ein helpu i gael darlun cyflawn o'r broses a'r ymddygiad materol. Gallwn weld effeithiau lleol yn y broses, mewn ymateb i Amrywiadau mewn trwch rhannol neu ddeunyddiau integredig megis craidd ewyn. Yr hyn yr ydym yn ceisio ei wneud yw darparu gwybodaeth am yr hyn sy'n digwydd mewn gwirionedd yn y llwydni. Mae hyn yn ein galluogi i bennu gwybodaeth amrywiol megis siâp y blaen llif, dyfodiad pob rhan amser a faint o gydgasgliad ym mhob lleoliad synhwyrydd.”
Mae Collo yn gweithio gyda chynhyrchwyr gludyddion epocsi, paent a hyd yn oed cwrw i greu proffiliau proses ar gyfer pob swp a gynhyrchir. Nawr gall pob gwneuthurwr weld deinameg eu proses a gosod paramedrau mwy optimized, gyda rhybuddion i ymyrryd pan fydd sypiau allan o'r fanyleb. sefydlogi a gwella ansawdd.
Fideo o'r blaen llif mewn rhan CosiMo (mynedfa chwistrellu yw'r dot gwyn yn y canol) fel swyddogaeth amser, yn seiliedig ar ddata mesur o rwydwaith synhwyrydd mewn-llwydni. Credyd delwedd: prosiect CosiMo, DLR ZLP Augsburg, Prifysgol Awstsburg
“Rydw i eisiau gwybod beth sy'n digwydd yn ystod gweithgynhyrchu rhan, nid agor y blwch a gweld beth sy'n digwydd wedyn,” meddai Karapapas Meggitt. i wirio halltu'r resin.” Gall defnyddio pob un o'r chwe math o synwyryddion a ddisgrifir isod (nid rhestr gynhwysfawr, dim ond detholiad bach, cyflenwyr hefyd), fonitro iachâd / polymeriad a llif resin. Mae gan rai synwyryddion alluoedd ychwanegol, a gall mathau o synwyryddion cyfun ehangu'r posibiliadau olrhain a delweddu yn ystod mowldio cyfansawdd. Dangoswyd hyn yn ystod CosiMo, a ddefnyddiodd synwyryddion in-modd ultrasonic, dielectric a piezoresistive ar gyfer mesuriadau tymheredd a phwysau gan Kistler (Winterthur, y Swistir).
Nod #3: Lleihau amser beicio Gall synwyryddion collo fesur unffurfiaeth epocsi halltu cyflym dwy ran wrth i rannau A a B gael eu cymysgu a'u chwistrellu yn ystod RTM ac ym mhob lleoliad yn y mowld lle gosodir synwyryddion o'r fath. Gallai hyn helpu i alluogi resinau gwella cyflymach ar gyfer cymwysiadau fel Urban Air Mobility (UAM), a fyddai'n darparu cylchoedd gwella cyflymach o'i gymharu ag epocsiau un rhan cyfredol fel RTM6.
Gall synwyryddion collo hefyd fonitro a delweddu epocsi cael ei degassed, chwistrellu a halltu, a phan fydd pob proses yn complete.Finishing halltu a phrosesau eraill yn seiliedig ar gyflwr gwirioneddol y deunydd yn cael ei brosesu (yn erbyn amser traddodiadol a ryseitiau tymheredd) yn cael ei alw'n rheoli cyflwr materol (MSM).Mae cwmnïau fel AvPro (Norman, Oklahoma, UDA) wedi bod yn dilyn MSM ers degawdau i olrhain newidiadau mewn deunyddiau a phrosesau rhannol wrth iddo fynd ar drywydd targedau penodol ar gyfer tymheredd trawsnewid gwydr (Tg), gludedd, polymerization a/neu grisialu. Er enghraifft, defnyddiwyd rhwydwaith o synwyryddion a dadansoddiad digidol yn CosiMo i bennu'r isafswm amser sydd ei angen i gynhesu'r wasg RTM a llwydni a chanfuwyd bod 96% o'r uchafswm polymerization yn cyflawni mewn 4.5 munud.
Mae cyflenwyr synhwyrydd dielectrig fel Lambient Technologies (Caergrawnt, MA, UDA), Netzsch (Selb, yr Almaen) a Synthesites (Uccle, Gwlad Belg) hefyd wedi dangos eu gallu i leihau prosiect ymchwil a datblygu amseroedd beicio. ) a Bombardier Belfast (Spirit AeroSystems (Belfast, Ireland) erbyn hyn) yn adrodd bod yn seiliedig ar fesuriadau amser real o ymwrthedd resin a thymheredd, drwy ei Mae uned caffael data Optimold a Optiview Software yn trosi i gludedd amcangyfrifedig a Tg. “Gall gweithgynhyrchwyr weld y Tg mewn amser real, fel y gallant benderfynu pryd i atal y cylch halltu,” esboniodd Nikos Pantelelis, Cyfarwyddwr Synthesites. “Nid oes ganddynt aros i gwblhau cylch cario drosodd sy'n hirach nag sydd angen. Er enghraifft, y cylch traddodiadol ar gyfer RTM6 yw iachâd llawn 2 awr ar 180 ° C. Rydym wedi gweld y gellir byrhau hyn i 70 munud mewn rhai geometregau. Dangoswyd hyn hefyd ym mhrosiect INNOTOOL 4.0 (gweler “Cyflymu RTM gyda Synwyryddion Fflwcs Gwres”), lle roedd defnyddio synhwyrydd fflwcs gwres yn byrhau cylch gwella RTM6 o 120 munud i 90 munud.
Nod #4: Rheolaeth dolen gaeedig o brosesau addasol.Ar gyfer y prosiect CosiMo, y nod yn y pen draw yw awtomeiddio rheolaeth dolen gaeedig wrth gynhyrchu rhannau cyfansawdd. Dyma hefyd nod y prosiectau ZAero ac iComposite 4.0 a adroddwyd gan CW yn 2020 (gostyngiad mewn costau o 30-50%). Sylwch fod y rhain yn cynnwys gwahanol brosesau - gosod tâp prepreg (ZAero) yn awtomataidd a rhagffurfio chwistrellu ffibr o'i gymharu â gwasgedd uchel T-RTM yn CosiMo ar gyfer RTM gydag epocsi halltu cyflym (iComposite 4.0). Mae pob un o'r prosiectau hyn yn defnyddio synwyryddion gyda modelau digidol ac algorithmau i efelychu'r broses a rhagfynegi canlyniad y rhan orffenedig.
Gellir meddwl am reoli prosesau fel cyfres o gamau, eglurodd Sause.Y cam cyntaf yw integreiddio synwyryddion ac offer prosesu, meddai, “i ddelweddu beth sy'n digwydd yn y blwch du a'r paramedrau i'w defnyddio. Yr ychydig gamau eraill, efallai hanner y rheolaeth dolen gaeedig, yw gallu gwthio'r botwm stopio i ymyrryd, Tiwniwch y broses ac atal rhannau a wrthodwyd. Fel cam olaf, gallwch ddatblygu gefell ddigidol, y gellir ei awtomeiddio, ond sydd hefyd angen buddsoddiad mewn dulliau dysgu peirianyddol.” Yn CosiMo, mae'r buddsoddiad hwn yn galluogi synwyryddion i fwydo data i'r gefell ddigidol, mae dadansoddiad Edge (cyfrifiadau a gyflawnir ar ymyl y llinell gynhyrchu yn erbyn cyfrifiadau o ystorfa ddata ganolog) wedyn yn cael ei ddefnyddio i ragfynegi deinameg blaen llif, cynnwys cyfaint ffibr fesul preform tecstilau a mannau sych posib.” Yn ddelfrydol, gallwch chi sefydlu gosodiadau i alluogi rheolaeth a thiwnio dolen gaeedig yn y broses,” meddai Sause. ”Bydd y rhain yn cynnwys paramedrau fel pwysedd pigiad, pwysedd llwydni a thymheredd. Gallwch hefyd ddefnyddio’r wybodaeth hon i wneud y gorau o’ch deunydd.”
Wrth wneud hynny, mae cwmnïau'n defnyddio synwyryddion i awtomeiddio prosesau. Er enghraifft, mae Synthesites yn gweithio gyda'i gwsmeriaid i integreiddio synwyryddion ag offer i gau'r fewnfa resin pan fydd y trwyth wedi'i gwblhau, neu droi'r wasg wres ymlaen pan gyflawnir gwellhad targed.
Mae Järveläinen yn nodi, i benderfynu pa synhwyrydd sydd orau ar gyfer pob achos defnydd, “mae angen i chi ddeall pa newidiadau yn y deunydd a'r broses rydych chi am eu monitro, ac yna mae'n rhaid i chi gael dadansoddwr.” Mae dadansoddwr yn caffael y data a gesglir gan holwr neu uned caffael data. data crai a'i drosi'n wybodaeth y gall y gwneuthurwr ei defnyddio.” Rydych chi'n gweld llawer o gwmnïau'n integreiddio synwyryddion, ond wedyn nid ydyn nhw'n gwneud unrhyw beth gyda'r data,” meddai Sause.Yr hyn sydd ei angen, esboniodd, yw “system caffael data, yn ogystal â phensaernïaeth storio data i allu prosesu’r data.”
“Nid yw defnyddwyr terfynol eisiau gweld data crai yn unig,” meddai Järveläinen. ”Maen nhw eisiau gwybod, 'A yw'r broses wedi'i optimeiddio?' ”Pryd gellir cymryd y cam nesaf?” I wneud hyn, mae angen i chi gyfuno synwyryddion lluosog ar gyfer dadansoddi, ac yna defnyddio dysgu peirianyddol i gyflymu'r broses.” Gellir cyflawni'r dull dadansoddi ymyl a dysgu peiriant hwn a ddefnyddir gan dîm Collo a CosiMo trwy fapiau gludedd, modelau rhifiadol o flaen llif y resin, a delweddir y gallu i reoli paramedrau prosesau a pheiriannau yn y pen draw.
Mae Optimold yn ddadansoddwr a ddatblygwyd gan Synthesites ar gyfer ei synwyryddion dielectrig. Wedi'i reoli gan feddalwedd Optiview Synthesites, mae'r uned Optimold yn defnyddio mesuriadau gwrthiant tymheredd a resin i gyfrifo ac arddangos graffiau amser real i fonitro statws resin gan gynnwys cymhareb cymysgedd, heneiddio cemegol, gludedd, Tg a gradd o cure.It gellir ei ddefnyddio mewn prepreg a hylif ffurfio prosesau.A uned ar wahân Optiflow yn cael ei ddefnyddio ar gyfer monitro llif.Synthesites hefyd wedi datblygu halltu efelychydd nad oes angen synhwyrydd halltu yn y mowld neu'r rhan ohono, ond yn lle hynny mae'n defnyddio synhwyrydd tymheredd a samplau resin / prepreg yn yr uned ddadansoddwr hon. “Rydym yn defnyddio'r dull diweddaraf hwn ar gyfer trwythiad a halltu gludiog ar gyfer gwynt cynhyrchu llafn tyrbin,” meddai Nikos Pantelelis, Cyfarwyddwr Synthesites.
Mae systemau rheoli prosesau synthesis yn integreiddio synwyryddion, unedau caffael data Optiflow a/neu Optimold, a chredyd meddalwedd OptiView a/neu Statws Resin Ar-lein (ORS): Synthesites, wedi'i olygu gan The CW
Felly, mae'r rhan fwyaf o gyflenwyr synhwyrydd wedi datblygu eu dadansoddwyr eu hunain, mae rhai yn defnyddio dysgu peiriant a gall rhai gweithgynhyrchwyr cyfansawdd not.But hefyd ddatblygu eu systemau arfer eu hunain neu brynu offerynnau oddi ar y silff a'u haddasu i ddiwallu anghenion penodol.However, gallu dadansoddwr yw dim ond un ffactor i'w ystyried. Mae llawer o rai eraill.
Mae cyswllt hefyd yn ystyriaeth bwysig wrth ddewis pa synhwyrydd i'w ddefnyddio. Efallai y bydd angen i'r synhwyrydd fod mewn cysylltiad â'r deunydd, yr holwr, neu'r ddau. Er enghraifft, gellir gosod fflwcs gwres a synwyryddion ultrasonic i mewn i fowld RTM 1-20mm o yr arwyneb - nid yw monitro cywir yn gofyn am gysylltiad â'r deunydd yn y synwyryddion mold.Ultrasonic hefyd yn gallu holi rhannau ar wahanol ddyfnder yn dibynnu ar yr amlder a ddefnyddir. Gall synwyryddion electromagnetig Collo hefyd ddarllen dyfnder hylifau neu rannau - 2-10 cm, yn dibynnu ar amlder yr holi - a thrwy gynwysyddion neu offer anfetelaidd sydd mewn cysylltiad â'r resin.
Fodd bynnag, microwifrau magnetig (gweler “Monitro di-gyswllt o dymheredd a phwysau y tu mewn i gyfansoddion”) yw'r unig synwyryddion ar hyn o bryd sy'n gallu holi cyfansoddion o bellter o 10 cm. Mae hynny oherwydd ei fod yn defnyddio anwythiad electromagnetig i gael ymateb gan y synhwyrydd wedi'i fewnosod yn y deunydd cyfansawdd. Mae synhwyrydd microwire ThermoPulse AvPro, sydd wedi'i fewnosod yn yr haen bond gludiog, wedi'i holi trwy Laminiad ffibr carbon trwchus 25mm i fesur tymheredd yn ystod y broses bondio.Since mae gan y microwifrau ddiamedr blewog o 3-70 micron, nid ydynt yn effeithio ar berfformiad cyfansawdd neu linell bond. cael eu gwreiddio heb ddiraddio eiddo strwythurol.However, oherwydd eu bod yn defnyddio golau i fesur, mae'n rhaid i synwyryddion ffibr optig gael cysylltiad gwifrau i'r interrogator.Likewise, ers mae synwyryddion dielectrig yn defnyddio foltedd i fesur priodweddau resin, rhaid iddynt hefyd gael eu cysylltu â holwr, a rhaid i'r mwyafrif hefyd fod mewn cysylltiad â'r resin y maent yn ei fonitro.
Gall y synhwyrydd Collo Probe (top) gael ei drochi mewn hylifau, tra bod y Plât Collo (gwaelod) yn cael ei osod yn wal llestr/llestr cymysgu neu bibellau proses/llinell fwydo. Credyd delwedd: ColloidTek Oy
Mae gallu tymheredd y synhwyrydd yn ystyriaeth allweddol arall.Er enghraifft, mae'r rhan fwyaf o synwyryddion ultrasonic oddi ar y silff fel arfer yn gweithredu ar dymheredd hyd at 150 ° C, ond mae angen ffurfio rhannau yn CosiMo ar dymheredd uwch na 200 ° C. Felly, UNA bu'n rhaid iddo ddylunio synhwyrydd ultrasonic gyda'r gallu hwn. Gellir defnyddio synwyryddion deuelectrig tafladwy Lambient ar arwynebau rhannol hyd at 350 ° C, a gellir defnyddio ei synwyryddion mewn llwydni y gellir eu hailddefnyddio hyd at 250 ° C. Mae RVmagnetics (Kosice, Slofacia) wedi datblygu ei synhwyrydd microwifren ar gyfer deunyddiau cyfansawdd a all wrthsefyll halltu ar 500 ° C. Er nad oes gan dechnoleg synhwyrydd Collo ei hun derfyn tymheredd damcaniaethol, mae'r darian gwydr tymherus ar gyfer y Plât Collo a mae'r tai polyetheretherketone (PEEK) newydd ar gyfer y Collo Probe ill dau yn cael eu profi am ddyletswydd barhaus ar 150 ° C, yn ôl Järveläinen.Yn y cyfamser, defnyddiodd PhotonFirst (Alkmaar, Yr Iseldiroedd) orchudd polyimide i ddarparu tymheredd gweithredu o 350 ° C ar gyfer ei synhwyrydd ffibr optig ar gyfer y prosiect SuCoHS, ar gyfer cyfansawdd tymheredd uchel cynaliadwy a chost-effeithiol.
Ffactor arall i'w ystyried, yn enwedig ar gyfer gosod, yw a yw'r synhwyrydd yn mesur ar un pwynt neu'n synhwyrydd llinol gyda phwyntiau synhwyro lluosog. Er enghraifft, gall synwyryddion ffibr optig Com&Sens (Eke, Gwlad Belg) fod hyd at 100 metr o hyd a nodwedd i fyny i 40 o bwyntiau synhwyro ffibr Bragg gratio (FBG) gyda bylchau lleiaf o 1 cm. Mae'r synwyryddion hyn wedi'u defnyddio ar gyfer monitro iechyd strwythurol (SHM) o ddeunydd cyfansawdd 66-metr o hyd pontydd a monitro llif resin yn ystod trwyth o bont mawr decks.Installing synwyryddion pwynt unigol ar gyfer prosiect o'r fath byddai angen nifer fawr o synwyryddion a llawer o amser gosod.NCC a Phrifysgol Cranfield hawlio manteision tebyg ar gyfer eu sensors deuelectrig llinol.Compared i sengl -synwyryddion dielectrig pwynt a gynigir gan Lambient, Netzsch a Synthesites, “Gyda'n synhwyrydd llinol, gallwn fonitro llif resin yn barhaus ar hyd y darn, sy'n lleihau'n sylweddol nifer y synwyryddion sydd eu hangen yn y rhan neu declyn.”
AFP NLR ar gyfer Synwyryddion Fiber Optic Mae uned arbennig wedi'i hintegreiddio i sianel 8fed pen Coriolis AFP i osod pedwar araeau synhwyrydd ffibr optig i mewn i dymheredd uchel, credyd panel cyfansawdd prawf cyfansawdd atgyfnerthu ffibr carbon.Image: Prosiect SuCoHS, NLR
Mae synwyryddion llinellol hefyd yn helpu i awtomeiddio gosodiadau.Yn y prosiect SuCoHS, datblygodd Royal NLR (Canolfan Awyrofod Iseldireg, Marknesse) uned arbennig wedi'i hintegreiddio i bennaeth Lleoliad Ffibr Awtomataidd yr 8fed sianel (AFP) o Coriolis Composites (Queven, Ffrainc) i fewnosod Pedwar arae ( llinellau ffibr optig ar wahân), pob un â 5 i 6 synhwyrydd FBG (mae PhotonFirst yn cynnig cyfanswm o 23 synhwyrydd), mewn ffibr carbon panels prawf.RVmagnetics wedi gosod ei synwyryddion microwire mewn rebar GFRP pultruded.” Mae'r gwifrau yn amharhaol [1-4 cm o hyd ar gyfer y rhan fwyaf o ficrowifrau cyfansawdd], ond yn cael eu gosod yn awtomatig yn barhaus pan fydd y rebar yn cael ei gynhyrchu,” meddai Ratislav Varga, cyd-sylfaenydd o RVmagneteg. “Mae gennych chi ficrowifren gyda microwifren 1km. coiliau o ffilament a’i fwydo i mewn i’r cyfleuster cynhyrchu rebar heb newid y ffordd y gwneir y rebar.” Yn y cyfamser, mae Com&Sens yn gweithio ar dechnoleg awtomataidd i fewnosod synwyryddion ffibr-optig yn ystod y broses weindio ffilament mewn llestri gwasgedd.
Oherwydd ei allu i ddargludo trydan, gall ffibr carbon achosi problemau gyda synwyryddion dielectrig. Mae synwyryddion dielectric yn defnyddio dau electrod sydd wedi'u gosod yn agos at ei gilydd. Yn yr achos hwn, defnyddiwch hidlydd. ”Mae'r hidlydd yn gadael i'r resin basio'r synwyryddion, ond yn eu hinswleiddio o'r ffibr carbon.” Mae'r synhwyrydd deuelectrig llinol a ddatblygwyd gan Brifysgol Cranfield a NCC yn defnyddio dull gwahanol, gan gynnwys dau bâr dirdro o wifrau copr.Pan fydd foltedd yn cael ei gymhwyso, mae maes electromagnetig yn cael ei greu rhwng y gwifrau, a ddefnyddir i fesur rhwystriant resin. Mae'r gwifrau wedi'u gorchuddio gyda pholymer inswleiddio nad yw'n effeithio ar y maes trydan, ond sy'n atal y ffibr carbon rhag byrhau.
Wrth gwrs, mae cost hefyd yn broblem. Dywed Com&Sens mai'r gost gyfartalog fesul pwynt synhwyro FBG yw 50-125 ewro, a all ostwng i tua 25-35 ewro os caiff ei ddefnyddio mewn sypiau (ee, ar gyfer 100,000 o lestri gwasgedd).(Mae hyn yn dim ond ffracsiwn o gapasiti cynhyrchu presennol a rhagamcanol llestri gwasgedd cyfansawdd, gweler erthygl CW 2021 ar hydrogen.) Dywed Karapapas Meggitt mae wedi derbyn cynigion am linellau ffibr optig gyda synwyryddion FBG ar gyfartaledd o £250/synhwyrydd (≈300 €/synhwyrydd), mae’r holwr werth tua £10,000 (€12,000).” Roedd y synhwyrydd deuelectrig llinol a brofwyd gennym yn debycach i wifren wedi’i gorchuddio. gallwch brynu oddi ar y silff,” ychwanegodd.”Yr holwr a ddefnyddiwn,” ychwanega Alex Skordos, darllenydd (uwch ymchwilydd) yn Cyfansoddion Proses Wyddoniaeth ym Mhrifysgol Cranfield, “yn ddadansoddwr rhwystriant, sy'n gywir iawn ac yn costio o leiaf £ 30,000 [≈ € 36,000], Ond mae'r NCC yn defnyddio holwr llawer symlach sydd yn y bôn yn cynnwys modiwlau oddi ar y silff gan y cwmni masnachol Advise Deta [Bedford, DU].” Mae Synthesites yn dyfynnu €1,190 ar gyfer synwyryddion yn yr Wyddgrug a €20 ar gyfer synwyryddion untro/rhan. cefnogaeth angenrheidiol, dywedodd Pantelelis, gan ychwanegu bod gweithgynhyrchwyr llafn gwynt yn arbed 1.5 awr y cylch, yn ychwanegu llafnau fesul llinell y mis, ac yn lleihau ynni defnydd o 20 y cant, gydag elw ar fuddsoddiad o ddim ond am bedwar mis.
Bydd cwmnïau sy'n defnyddio synwyryddion yn cael mantais wrth i weithgynhyrchu digidol cyfansawdd 4.0 ddatblygu. Er enghraifft, meddai Grégoire Beauduin, Cyfarwyddwr Datblygu Busnes yn Com&Sens, “Wrth i weithgynhyrchwyr llestr pwysedd geisio lleihau pwysau, defnydd o ddeunyddiau a chost, gallant ddefnyddio ein synwyryddion i gyfiawnhau eu dyluniadau a monitro cynhyrchiant wrth iddynt gyrraedd y lefelau gofynnol erbyn 2030. Gall yr un synwyryddion a ddefnyddir i asesu lefelau straen o fewn haenau yn ystod dirwyn a halltu ffilament hefyd fonitro cyfanrwydd tanc yn ystod miloedd o cylchoedd ail-lenwi â thanwydd, rhagfynegi gwaith cynnal a chadw angenrheidiol ac ail-ardystio ar ddiwedd oes y dyluniad. Gallwn ddarparu cronfa ddata gefeilliaid digidol ar gyfer pob llestr pwysedd cyfansawdd a gynhyrchir, ac mae'r datrysiad hefyd yn cael ei ddatblygu ar gyfer lloerennau.”
Galluogi gefeilliaid ac edafedd digidol Mae Com&Sens yn gweithio gyda gwneuthurwr cyfansoddion i ddefnyddio ei synwyryddion ffibr optig i alluogi llif data digidol trwy ddylunio, cynhyrchu a gwasanaethu (dde) i gefnogi cardiau adnabod digidol sy'n cefnogi gefeilliaid digidol pob rhan (chwith) a wneir. Credyd delwedd: Com&Sens a Ffigur 1, “Engineering with Digital Threads” gan V. Singh, K. Wilcox.
Felly, mae data synhwyrydd yn cefnogi'r gefell ddigidol, yn ogystal â'r edefyn digidol sy'n rhychwantu dylunio, cynhyrchu, gweithrediadau gwasanaeth a darfodedigrwydd.Wrth ddadansoddi gan ddefnyddio deallusrwydd artiffisial a dysgu peiriant, mae'r data hwn yn bwydo'n ôl i ddylunio a phrosesu, gan wella perfformiad a chynaliadwyedd. hefyd wedi newid y ffordd y mae cadwyni cyflenwi yn gweithio gyda'i gilydd.Er enghraifft, mae'r gwneuthurwr gludiog Kiilto (Tampere, y Ffindir) yn defnyddio synwyryddion Collo i helpu ei gwsmeriaid i reoli cymhareb cydrannau A, B, ac ati yn eu cymysgu gludiog aml-gydran offer.” Gall Kiilto nawr addasu cyfansoddiad ei gludyddion ar gyfer cwsmeriaid unigol,” meddai Järveläinen, “ond mae hefyd yn caniatáu i Kiilto ddeall sut mae resinau'n rhyngweithio ym mhrosesau cwsmeriaid, a sut mae cwsmeriaid yn rhyngweithio â'u cynhyrchion, sy'n newid sut mae'r cyflenwad yn cael ei gyflenwi. gwneud. Gall cadwyni gydweithio.”
Mae OPTO-Light yn defnyddio synwyryddion Kistler, Netzsch a Synthesites i fonitro halltu ar gyfer rhannau CFRP epocsi wedi'u gorfowldio â thermoplastig. Credyd delwedd: AZL
Mae synwyryddion hefyd yn cefnogi cyfuniadau deunydd a phroses arloesol newydd. Wedi'i ddisgrifio yn erthygl CW yn 2019 ar y prosiect OPTO-Light (gweler “Thermosetau Overmolding Thermoplastic, Cylchred 2-Fuud, Un Batri”), mae AZL Aachen (Aachen, yr Almaen) yn defnyddio dau gam proses i gywasgu'n llorweddol un rhagpreg ffibr carbon/epocsi To (UD), yna ei or-fowldio â 30% ffibr gwydr byr wedi'i atgyfnerthu PA6.Yr allwedd yw gwella'r prepreg yn rhannol yn unig fel y gall yr adweithedd sy'n weddill yn yr epocsi alluogi bondio i'r thermoplastig. a meddalwedd DataFlow i optimeiddio mowldio chwistrellu.” Mae'n rhaid i chi gael dealltwriaeth ddofn o'r broses fowldio cywasgu prepreg oherwydd mae'n rhaid i chi gwnewch yn siŵr eich bod yn deall cyflwr yr iachâd er mwyn cael cysylltiad da â gorfowldio thermoplastig,” eglurodd peiriannydd ymchwil AZL Richard Schares. “Yn y dyfodol, gall y broses fod yn addasol Ac yn ddeallus, mae cylchdroi proses yn cael ei sbarduno gan signalau synhwyrydd.”
Fodd bynnag, mae yna broblem sylfaenol, meddai Järveläinen, “a dyna’r diffyg dealltwriaeth gan gwsmeriaid ar sut i integreiddio’r gwahanol synwyryddion hyn yn eu prosesau. Nid oes gan y mwyafrif o gwmnïau arbenigwyr synhwyrydd. ” Ar hyn o bryd, mae'r ffordd ymlaen yn ei gwneud yn ofynnol i gynhyrchwyr synhwyrydd a chwsmeriaid Cyfnewid gwybodaeth yn ôl ac ymlaen. Mae sefydliadau megis AZL, DLR (Augsburg, yr Almaen) a NCC yn datblygu arbenigedd aml-synhwyrydd.Dywedodd Sause fod grwpiau o fewn UNA, yn ogystal â deillio o Ychwanegodd fod rhwydwaith cynhyrchu Augsburg AI wedi rhentu cyfleuster 7,000 metr sgwâr at y diben hwn, “gan ehangu datblygiad CosiMo glasbrint i gwmpas eang iawn, gan gynnwys celloedd awtomeiddio cysylltiedig, lle gall partneriaid diwydiannol osod peiriannau, rhedeg prosiectau a dysgu sut i integreiddio datrysiadau AI newydd.”
Dywedodd Carapappas mai dim ond y cam cyntaf yn hynny oedd arddangosiad synhwyrydd deuelectrig Meggitt yn yr NCC. “Yn y pen draw, rwyf am fonitro fy mhrosesau a'm llifoedd gwaith a'u bwydo i'n system ERP fel fy mod yn gwybod ymlaen llaw pa gydrannau i'w gweithgynhyrchu, pa bobl yr wyf i'n eu cynhyrchu. angen a pha ddeunyddiau i'w harchebu. Mae awtomeiddio digidol yn datblygu.”
Croeso i'r SourceBook ar-lein, sy'n cyfateb i argraffiad print blynyddol CompositesWorld o Ganllaw Prynwr y Diwydiant Cyfansoddion SourceBook.
Spirit AeroSystems yn Gweithredu Dyluniad Clyfar Airbus ar gyfer Ffiwslawdd Canolfan yr A350 a Spariau Blaen yn Kingston, NC
Amser postio: Mai-20-2022
