Am Striewen no Nohaltegkeet reduzéieren d'Sensoren Zykluszäiten, Energieverbrauch an Offall, automatiséieren zougemaach Prozesskontrolle a vergréissert Wëssen, nei Méiglechkeete fir intelligent Fabrikatioun a Strukturen opzemaachen.#sensors #nohaltegkeet #SHM
Sensoren op der lénker Säit (uewen no ënnen): Hëtzt Flux (TFX), In-Mould Dielectrics (Lambient), Ultrasonics (Universitéit Augsburg), disposéierbar Dielectrics (Synthesites) an tëscht Penny an thermocouples Microwire (AvPro).Graphen (uewen, Auer: Collo-Dielektresch Konstant (CP) versus Collo-ionesch Viskositéit (CIV), Harzresistenz versus Zäit (Synthesiten) an digitale Modell vun caprolactam implanted preforms benotzt elektromagnetesch Sensoren (CosiMo Projet, DLR ZLP, Universitéit Augsburg).
Wéi d'global Industrie weider aus der COVID-19 Pandemie erauskënnt, ass se op d'Prioritéit vun der Nohaltegkeet gewiesselt, wat d'Reduktioun vun Offall a Konsum vu Ressourcen (wéi Energie, Waasser a Material) erfuerdert. Als Resultat muss d'Fabrikatioun méi effizient a méi schlau ginn .Mee dat erfuerdert Informatioun.Fir Kompositen, wou kommen dës Donnéeën hier?
Wéi an der CW's 2020 Composites 4.0 Serie vun Artikelen beschriwwen, déi néideg Miessunge definéieren fir Deelqualitéit a Produktioun ze verbesseren, an d'Sensoren déi néideg sinn fir dës Miessunge z'erreechen, ass den éischte Schrëtt an der intelligenter Fabrikatioun. Sensoren, Wärmefluxsensoren, Glasfasersensoren, an net-Kontaktsensoren déi Ultraschall an elektromagnetesch benotzen Wellen - wéi och Projeten, déi hir Fäegkeeten demonstréieren (kuckt CW's Online Sensor Content Set). Dësen Artikel baut op dësem Bericht duerch d'Diskussioun iwwer d'Sensoren, déi a Kompositmaterial benotzt ginn, hir versprach Virdeeler an Erausfuerderungen, an d'technologesch Landschaft ënner Entwécklung. sinn entstanen wéi Leader an der Kompositindustrie schonn dëse Raum exploréieren an navigéieren.
Sensornetz am CosiMo E Netz vu 74 Sensoren - 57 vun deenen Ultraschallsensoren op der Universitéit Augsburg entwéckelt sinn (riets gewisen, hellblo Punkten an der ieweschter an ënneschter Schimmelhalschen) - gi fir Liddemonstrateur fir den T-RTM benotzt. molding CosiMo project for thermoplastic composite batterys.Image credit: CosiMo project, DLR ZLP Augsburg, University of Augsburg
Zil #1: Geld spueren.De Blog vum CW Dezember 2021, "Custom Ultrasonic Sensors for Composite Process Optimization and Control", beschreift d'Aarbecht op der Universitéit Augsburg (UNA, Augsburg, Däitschland) fir en Netzwierk vu 74 Sensoren z'entwéckelen, déi Fir de CosiMo Projet fir en EV Batterie Cover Demonstrator ze fabrizéieren (Kompositmaterialien am Smart Transport).Den Deel gëtt mat thermoplastesche Harztransferformung (T-RTM) fabrizéiert, déi caprolactam monomer in situ polymerizes into a polyamide 6 (PA6) composite.Markus Sause, Professer bei der UNA a Chef vum UNA's Artificial Intelligence (AI) Production Network zu Augsburg, erkläert firwat Sensoren sou wichteg sinn: "De gréisste Virdeel dee mir bidden ass den Visualiséierung vu wat an der schwaarzer Këscht während der Veraarbechtung geschitt. Momentan hunn déi meescht Hiersteller limitéiert Systemer fir dëst z'erreechen. Zum Beispill benotze se ganz einfach oder spezifesch Sensoren wann Dir Harsinfusioun benotzt fir grouss Raumfaartdeeler ze maachen. Wann den Infusiounsprozess falsch geet, hutt Dir am Fong e grousst Stéck Schrott. Awer wann Dir eng Léisungsléisung hutt fir ze verstoen wat am Produktiounsprozess falsch gaang ass a firwat, kënnt Dir et fixéieren a korrigéieren, fir Iech vill Suen ze spueren.
Thermokoppelen sinn e Beispill vun engem "einfache oder spezifesche Sensor", dee fir Joerzéngte benotzt gouf fir d'Temperatur vu Komposit-Laminate während Autoklave oder Ofenhärung ze kontrolléieren. thermesch Bonders.Harz Hiersteller benotzen eng Vielfalt vu Sensoren am Labo fir Ännerungen an der Harzviskositéit iwwer Zäit an Temperatur ze iwwerwaachen fir Kurformuléierungen z'entwéckelen.Wat ass Entstanen ass awer e Sensornetz, deen de Fabrikatiounsprozess in situ op Basis vu verschidde Parameteren (zB Temperatur an Drock) an den Zoustand vum Material (zB Viskositéit, Aggregatioun, Kristalliséierung) visualiséieren a kontrolléieren kann.
Zum Beispill benotzt den Ultraschallsensor, dee fir de CosiMo-Projet entwéckelt gouf, déiselwecht Prinzipien wéi d'Ultraschallinspektioun, déi den Haaptgrond vun net-zerstéierende Tester (NDI) vu fäerdege Composite Parts ginn ass.Petros Karapapas, Principal Engineer bei Meggitt (Loughborough, UK), sot: "Eist Zil ass d'Zäit an d'Aarbecht ze minimiséieren fir d'Postproduktiounsinspektioun vun zukünftege Komponenten ze minimiséieren wéi mir an d'digital Fabrikatioun goen." Material Center (NCC, Bristol, UK) Zesummenaarbecht fir d'Iwwerwaachung vun engem Solvay (Alpharetta, GA, USA) EP 2400 Ring während RTM ze demonstréieren mat engem linear dielektresche Sensor entwéckelt op der Cranfield University (Cranfield, UK) Flow an Aushärung vun Oxyresin fir eng 1,3 m laang, 0,8 m breet an 0,4 m déif Komposit Shell fir e kommerziellen Fligermotor Wärmetauscher.“Wéi mir gekuckt wéi mir méi grouss Versammlungen mat méi héijer Produktivitéit maachen, mir konnten eis net leeschten all déi traditionell Postveraarbechtungsinspektiounen an Tester op all Deel ze maachen", sot de Karapapas. mechanesch Tester maachen fir de Kurszyklus ze validéieren. Awer mat dësem Sensor ass dat net néideg.
D'Collo Probe ass an d'Faarfmëschung gegoss (grénge Krees uewen) fir z'entdecken wann d'Mëschung fäerdeg ass, spuert Zäit an Energie.Image credit: ColloidTek Oy
"Eist Zil ass net en anert Laborapparat ze sinn, mee op Produktiounssystemer ze fokusséieren", seet de Matti Järveläinen, CEO a Grënner vu ColloidTek Oy (Kolo, Tampere, Finnland). De CW Januar 2022 Blog "Fingerprint Liquids for Composites" exploréiert Collo's Kombinatioun vun elektromagnetesche Feld (EMF) Sensoren, Signalveraarbechtung an Datenanalyse fir de "Fangerofdrock" vun all Flëssegkeet wéi Monomeren, Harzen ze moossen oder Klebstoff .“Wat mir ubidden ass eng nei Technologie déi direkten Feedback an Echtzäit ubitt, sou datt Dir besser verstinn wéi Äre Prozess tatsächlech funktionnéiert a reagéiere wann et falsch geet", seet de Järveläinen. "Eis Sensoren konvertéieren Echtzäitdaten an verständlech an handhabbar kierperlech Quantitéiten, sou wéi rheologesch Viskositéit, déi Prozessoptimiséierung erlaben. Zum Beispill kënnt Dir d'Mëschzäit verkierzen, well Dir kënnt kloer gesinn wéini d'Mëschung fäerdeg ass. Dofir, mat Dir kënnt Produktivitéit erhéijen, Energie spueren a Schrott reduzéieren am Verglach mat manner optimiséierter Veraarbechtung.
Goal #2: Erhéijung vum Prozesswëssen an d'Visualiséierung.Fir Prozesser wéi Aggregatioun seet de Järveläinen: "Dir gesitt net vill Informatioun aus just engem Snapshot. Dir huelt just eng Probe a gitt an de Labo a kuckt wéi et viru Minutten oder Stonnen war. Et ass wéi op der Autobunn ze fueren, all Stonn Maacht Är Aen eng Minutt op a probéiert virauszesoen, wou d'Strooss hi geet." Sause ass averstanen, bemierkt datt de Sensornetz entwéckelt am CosiMo "hëlleft eis e komplett Bild vum Prozess a vum Materialverhalen ze kréien. Mir kënnen lokal Effekter am Prozess gesinn, als Äntwert op Variatiounen an Deeldicke oder integréiert Materialien wéi Schaumkär. Wat mir probéieren ze maachen ass Informatioun ze ginn iwwer wat tatsächlech an der Schimmel geschitt. Dëst erlaabt eis verschidden Informatioun ze bestëmmen wéi d'Form vun der Flowfront, d'Arrivée vun all Deelzäit an de Grad vun der Aggregatioun op all Sensorplaz.
Collo schafft mat Hiersteller vun Epoxyklebstoff, Faarwen a souguer Béier fir Prozessprofile fir all produzéierte Charge ze kreéieren. Elo kann all Hiersteller d'Dynamik vun hirem Prozess kucken a méi optimiséiert Parameteren setzen, mat Alarmer fir ze intervenéieren wann Chargen aus der Spezifizéierung sinn. Dëst hëlleft stabiliséieren a verbesseren Qualitéit.
Video vun der Fluxfront an engem CosiMo Deel (Injektioun Entrée ass de wäisse Punkt am Zentrum) als Funktioun vun Zäit, baséiert op Mooss Daten aus engem In-Mould Sensor Reseau.Image credit: CosiMo project, DLR ZLP Augsburg, University of Augsburg
"Ech wëll wësse wat geschitt wärend der Deelfabrikatioun, d'Këscht net opmaachen a kucken wat duerno geschitt", seet de Meggitt säi Karapapas. fir d'Aushärtung vum Harz z'iwwerpréiwen." Benotzen all sechs Zorte vu Sensoren ënnendrënner beschriwwen (net eng ustrengend Lëscht, just eng kleng Auswiel, Fournisseuren, ze), kann Kur / Polymeriséierung an resin Flux iwwerwaachen. während Composite molding.Dat gouf während CosiMo demonstréiert, déi Ultraschall, dielektresch a piezoresistive In-Modus Sensoren fir Temperatur an Drock Miessunge vun Kistler benotzt. (Winterthur, Schwäiz).
Zil #3: Zykluszäit reduzéieren.Collo-Sensoren kënnen d'Uniformitéit vun zwee-Deel schnellhärten Epoxy moossen, wéi Deeler A a B während RTM gemëscht an injizéiert ginn an op all Plaz an der Schimmel, wou esou Sensoren plazéiert sinn. méi séier Kurharz fir Uwendungen wéi Urban Air Mobility (UAM), déi méi séier Aushärungszyklen am Verglach mat aktuellen Een-Deel Epoxien wéi RTM6 ubidden.
Collo-Sensoren kënnen och iwwerwaachen a visualiséieren datt d'Epoxy entgast, injizéiert a geheelt gëtt, a wann all Prozess fäerdeg ass.Finishing Curing an aner Prozesser baséiert op den aktuellen Zoustand vum Material dat veraarbecht gëtt (versus traditionell Zäit- an Temperaturrezepter) gëtt Material State Management genannt (MSM).Firmen wéi AvPro (Norman, Oklahoma, USA) verfollegen MSM fir Joerzéngte fir Ännerungen an Deelmaterialien a Prozesser ze verfolgen wéi se spezifesch Ziler fir Glas verfollegen Iwwergangstemperatur (Tg), Viskositéit, Polymeriséierung an/oder Kristalliséierung .Zum Beispill gouf en Netz vu Sensoren an digitaler Analyse am CosiMo benotzt fir d'Mindestzäit ze bestëmmen déi néideg ass fir d'RTM Press a Schimmel z'erhëtzen a fonnt datt 96% vum Maximum Polymeriséierung gouf an 4,5 Minutten erreecht.
Dielectric Sensor Fournisseuren wéi Lambient Technologies (Cambridge, MA, USA), Netzsch (Selb, Däitschland) an Synthesites (Uccle, Belsch) hunn och hir Fäegkeet bewisen Zyklus mol ze reduzéieren. ) a Bombardier Belfast (haut Spirit AeroSystems (Belfast, Irland)) bericht datt baséiert op Echtzäitmiessunge vun resin Resistenz an Temperatur, duerch seng Optimold Daten Acquisitioun Eenheet an Optiview Software konvertéiert op geschätzte Viskositéit an Tg." Hiersteller kënnen den Tg an Echtzäit gesinn, sou datt se entscheeden wéini de Aushärungszyklus stoppen ", erkläert Nikos Pantelelis, Direkter vu Synthesiten .“Si mussen net waarden, fir en Iwwerdroungszyklus ofzeschléissen, dee méi laang ass wéi néideg. Zum Beispill ass den traditionellen Zyklus fir RTM6 eng 2-Stonne voll Kur bei 180 ° C. Mir hu gesinn datt dëst an e puer Geometrien op 70 Minutten verkierzt ka ginn. Dëst gouf och am INNOTOOL 4.0 Projet bewisen (kuckt "Accelerating RTM with Heat Flux Sensors"), wou d'Benotzung vun engem Wärmeflux Sensor den RTM6 Kurzyklus vun 120 Minutten op 90 Minutten verkierzt huet.
Ziel #4: Closed-loop control of adaptive processes.Fir de CosiMo-Projet ass dat ultimativt Zil d'Schluss-Kontroll bei der Produktioun vu Composite-Deeler ze automatiséieren. 2020 (30-50% Käschtenreduktioun).Notéiert datt dës verschidde Prozesser involvéieren - automatiséiert Plazéierung vu Prepreg-Tape (ZAero) a Faserspray-Preforming am Verglach zu héich Drock T-RTM am CosiMo fir RTM mat schnell Aushärtung Epoxy (iComposite 4.0).All dës Projete benotzen Sensoren mat digitale Modeller an Algorithmen fir de Prozess ze simuléieren an d'Resultat vum fäerdegen Deel virauszesoen.
Prozess Kontroll kann als eng Rei vu Schrëtt geduecht ginn, Sause erkläert.Den éischte Schrëtt ass Sensoren a Prozess Equipement z'integréieren, sot hien, "fir ze visualiséieren wat an der schwaarz Këscht lass an d'Parameteren ze benotzen. Déi aner e puer Schrëtt, vläicht d'Halschent vun der zougemaach-Loop Kontroll, kënnen den Stop Knäppchen drécken fir anzegräifen, de Prozess ofzestëmmen a verworf Deeler ze verhënneren. Als leschte Schrëtt kënnt Dir en digitalen Zwilling entwéckelen, deen automatiséiert ka ginn, awer och Investitioun an Maschinnléieremethoden erfuerdert. Am CosiMo erlaabt dës Investitioun Sensoren Daten an den digitale Zwilling ze fidderen, Edge Analyse (Berechnungen um Rand vun der Produktiounslinn versus Berechnungen aus engem zentrale Datelager) gëtt dann benotzt fir Flowfront Dynamik, Faservolumengehalt pro Textilvirform virauszesoen. a potenziell dréchen Flecken." Idealfall kënnt Dir Astellungen etabléieren fir zougemaach Kontroll an Ofstëmmung am Prozess z'erméiglechen," sot Sause. Temperatur. Dir kënnt dës Informatioun och benotze fir Äert Material ze optimiséieren.
Dobäi benotze Firmen Sensoren fir Prozesser ze automatiséieren.Zum Beispill, Synthesites schafft mat senge Clienten fir Sensoren mat Ausrüstung z'integréieren fir d'Harz-Inlet zouzemaachen wann d'Infusioun fäerdeg ass, oder d'Hëtztpress opzemaachen wann d'Zilheil erreecht gëtt.
De Järveläinen stellt fest, datt fir ze bestëmmen, wéi ee Sensor am Beschten fir all Benotzungsfall ass, "Dir musst verstoen wat Ännerungen am Material a Prozess Dir wëllt iwwerwaachen, an da musst Dir en Analyser hunn." En Analysator kritt d'Donnéeën gesammelt vun engem Interrogator oder Datenacquisitiounseenheet. Matière Daten a konvertéiert se an Informatioun, déi vum Hiersteller benotzbar ass." Dir gesitt tatsächlech vill Firmen déi Sensoren integréieren, awer da maache se näischt mat den Daten", sot de Sause. Wat gebraucht gëtt, huet hien erkläert, ass "e System vun Datenacquisitioun, souwéi eng Datelagerarchitektur fir d'Daten ze veraarbechten."
"End Benotzer wëllen net nëmmen raw Daten gesinn", seet de Järveläinen. "Si wëllen wëssen, 'Ass de Prozess optimiséiert?'" Wéini kann de nächste Schrëtt gemaach ginn? Fir dëst ze maachen, musst Dir verschidde Sensoren kombinéieren fir Analyse, a benotzt dann Maschinnléieren fir de Prozess ze beschleunegen. Dës Randanalyse a Maschinnléieren Approche benotzt vum Collo a CosiMo Team kann duerch Viskositéitskaarten, numeresch Modeller vun der Harzflossfront erreecht ginn, an d'Fäegkeet fir schlussendlech Prozessparameter a Maschinnen ze kontrolléieren ass visualiséiert.
Optimold ass en Analyser entwéckelt vu Synthesites fir seng dielektresch Sensoren. Kontrolléiert vun der Synthesites 'Optiview Software, benotzt d'Optimold Eenheet Temperatur- an Harzresistenzmiessungen fir Echtzäit Grafiken ze berechnen an ze weisen fir d'Harzstatus ze iwwerwaachen inklusiv Mixverhältnis, chemesch Alterung, Viskositéit, Tg Et kann an prepreg a flësseg Forming Prozesser benotzt ginn. Eng separat Eenheet Optiflow gëtt fir Flux benotzt Iwwerwachung.Synthesites huet och en Aushärtsimulator entwéckelt, deen keen Aushärtsensor an der Schimmel oder Deel erfuerdert, mee amplaz e Temperatursensor an Harz-/Prepreg-Proben an dëser Analyser-Eenheet benotzt.“Mir benotzen dëse modernsten. Methode fir Infusioun a Klebstoffhärung fir d'Produktioun vun der Windturbineblade ", sot den Nikos Pantelelis, Direkter vu Synthesiten.
Synthesite Prozess Kontroll Systemer integréieren Sensoren, Optiflow an / oder Optimold Daten Acquisitioun Unitéiten, an OptiView an / oder Online Resin Status (ORS) Software.Image credit: Synthesites, edited by The CW
Dofir, hunn déi meescht Sensor Fournisseuren hiren eegene Analysatoren entwéckelt, e puer benotzt Maschinn Léieren an e puer net.Awer Composite Hiersteller kënnen och hir eege personaliséiert Systemer entwéckelen oder off-the-shelf Instrumenter kafen an se änneren fir spezifesch Besoinen ze treffen. nëmmen ee Faktor ze berücksichtegen.Et gi vill anerer.
De Kontakt ass och eng wichteg Iwwerleeung beim Choix vun engem Sensor fir ze benotzen.De Sensor muss eventuell a Kontakt mam Material, dem Interrogator oder béid sinn. d'Uewerfläch - genee Iwwerwachung erfuerdert kee Kontakt mam Material an der Schimmel.Ultraschallsensoren kënnen och Deeler a verschiddenen Tiefen ofhängeg vun der benotzter Frequenz interrogéieren.Collo elektromagnetesch Sensoren kënnen och d'Tiefe vu Flëssegkeeten oder Deeler liesen - 2-10 cm, jee no der Frequenz vun der Ufro - an duerch net-metallesch Behälter oder Tools a Kontakt mam Harz.
Awer magnetesch Mikrodraad (kuckt "Non-contact monitoring of temperature and pressure inside composites") sinn de Moment déi eenzeg Sensoren déi fäeg sinn Composites op enger Distanz vun 10 cm ze interrogéieren. ass am Kompositmaterial agebonnen.AvPro's ThermoPulse Microwire Sensor, embedded in the adhesive bond layer, has been duerch e 25mm décke Kuelestofffaser-Laminat verlaangt fir d'Temperatur während dem Bindungsprozess ze moossen.Well d'Mikrowires en haarden Duerchmiesser vun 3-70 Mikron hunn, beaflossen se keng Composite- oder Bondline-Performance.A liicht méi groussen Duerchmiesser vun 100-200 Mikron, Glasfaser Sensoren kënnen och agebaut ginn ouni strukturell Eegeschaften ze degradéieren.Well, well se Liicht benotze fir ze moossen, mussen Glasfasersensoren eng wired connection to the interrogator.Och well dielektresch Sensoren Spannung benotzen fir d'Harzeigenschaften ze moossen, mussen se och mat engem Interrogator verbonne sinn, an déi meescht mussen och a Kontakt mat dem Harz sinn, deen se iwwerwaachen.
De Collo Probe (Top) Sensor kann a Flëssegkeeten ënnerdaach ginn, während d'Collo Plate (ënnen) an der Mauer vun engem Behälter / Mëschbehälter oder Prozess Piping / Feed Line installéiert ass.Image credit: ColloidTek Oy
D'Temperaturkapazitéit vum Sensor ass eng aner wichteg Iwwerleeung. Zum Beispill, déi meescht off-the-shelf Ultraschallsensoren funktionnéieren typesch bei Temperaturen bis zu 150 ° C, awer Deeler am CosiMo musse bei Temperaturen iwwer 200 ° C geformt ginn. Dofir, UNA huet missen en Ultraschallsensor mat dëser Kapazitéit designen.Lambient's disposable dielectric sensors can be used on part surfaces up to 350°C, and seng wiederverwendbar In-Mould Sensoren kënne bis zu 250 ° C benotzt ginn.RVmagnetics (Kosice, Slowakei) huet säi Microwire-Sensor fir Kompositmaterial entwéckelt, déi d'Aushärtung bei 500 ° C widderstoen.Während d'Collo Sensor Technologie selwer keng theoretesch Temperaturlimit huet, den temperéierten Glas Schëld fir d'Collo Plate an den neie Polyetheretherketon (PEEK) Gehäuse fir d'Collo Sonde ginn allebéid fir kontinuéierlech Flicht getest bei 150°C, laut Järveläinen.Mëttelweis huet PhotonFirst (Alkmaar, Holland) eng Polyimidbeschichtung benotzt fir eng Operatiounstemperatur vun 350°C fir säi Glasfasersensor fir de SuCoHS-Projet, fir eng nohalteg a kosteneffektiv héich- Temperatur Komposit.
En anere Faktor fir ze berücksichtegen, besonnesch fir d'Installatioun, ass ob de Sensor op engem eenzege Punkt moosst oder e linear Sensor mat multiple Sensing Points ass. bis 40 Faser Bragg Gitter (FBG) Sensing Points mat engem Minimum Abstand vun 1 cm. Dës Sensoren goufen fir strukturell Gesondheet Iwwerwachung (SHM) vun benotzt 66-Meter-laang Komposit Brécke an resin Flux Iwwerwachung während infusion vun grouss Bréck deck.Installéiere vun eenzelne Punkt Sensor fir esou e Projet géif eng grouss Zuel vu Sensoren a vill Installatioun Zäit verlaangen.NCC an Cranfield Universitéit behaapt ähnlech Virdeeler fir hir linear. dielektresch Sensoren.Am Verglach zu Single-Punkt Dielektresche Sensoren ugebuede vu Lambient, Netzsch a Synthesites, "Mat eisem linearem Sensor kënne mir d'Harzfloss kontinuéierlech laanscht iwwerwaachen. d'Längt, wat d'Zuel vun de Sensoren erfuerderlech am Deel oder dem Tool wesentlech reduzéiert.
AFP NLR fir Fiber Optic Sensors Eng speziell Eenheet ass integréiert an den 8. Kanal vum Coriolis AFP Kapp fir véier Glasfaser Sensor Arrays an eng héich Temperatur, Kuelestofffaser verstäerkt Komposit Testpanel ze placéieren.Image credit: SuCoHS Project, NLR
Linear Sensoren hëllefen och Installatiounen ze automatiséieren.Am SuCoHS-Projet huet Royal NLR (Dutch Aerospace Centre, Marknesse) eng speziell Eenheet entwéckelt, déi an den 8. Kanal Automated Fiber Placement (AFP) Chef vun Coriolis Composites (Queven, Frankräich) integréiert ass fir Véier Arrays ( separat Glasfaserlinnen), jidderee mat 5 bis 6 FBG Sensoren (PhotonFirst bitt insgesamt 23 Sensoren), an Kuelestofffaser-Testplacke.RVmagnetics huet seng Mikrowire-Sensoren an pultrudéierte GFRP-Rebar plazéiert."D'Drähte sinn diskontinuéierlech [1-4 cm laang fir déi meescht Komposit-Mikrowires], awer ginn automatesch kontinuéierlech plazéiert wann d'Rebar produzéiert gëtt", sot de Ratislav Varga, co. -Grënner vun RVmagnetics. "Dir hutt e Microwire mat engem 1 km Mikrowire. Spiele vu Filament a fidderen se an d'Rebar Produktiounsanlag ouni d'Art a Weis wéi d'Rebar gemaach gëtt. Mëttlerweil schafft Com&Sens un automatiséierter Technologie fir Glasfasersensoren während dem Filamentwindungsprozess an Drockgefässer z'integréieren.
Wéinst senger Fäegkeet fir Elektrizitéit ze féieren, kann d'Kuelestofffaser Problemer mat dielektresche Sensoren verursaachen.Dielektresch Sensoren benotzen zwou Elektroden, déi no beienee plazéiert sinn. "Wann d'Faseren d'Elektroden iwwerbrécken, kuerzkreien se de Sensor", erkläert de Lambient-Grënner Huan Lee. An dësem Fall benotzt e Filter." De Filter léisst de Harz duerch d'Sensoren passéieren, awer isoléiert se vun der Kuelestofffaser." De linear dielektresche Sensor, dee vun der Cranfield University an der NCC entwéckelt gouf, benotzt eng aner Approche, dorënner zwee verdreift Pairen vu Kupferleitungen. mat engem isoléierende Polymer deen d'elektrescht Feld net beaflosst, awer verhënnert datt d'Kuelestofffaser aus kuerzen.
Natierlech sinn d'Käschte och en Thema.Com&Sens seet datt d'Duerchschnëttskäschte pro FBG Sensing Point 50-125 Euro sinn, déi op ongeféier 25-35 Euro fale kënnen, wann se a Batches benotzt ginn (zB fir 100.000 Drockbehälter).(Dëst ass nëmmen eng Fraktioun vun der aktueller a projizéierter Produktiounskapazitéit vu Komposit-Drockbehälter, kuckt dem CW säin 2021 Artikel iwwer Waasserstoff.) Meggitt's De Karapapas seet datt hien Offere fir Glasfaserlinne mat FBG Sensoren am Duerchschnëtt £ 250 / Sensor (≈300 € / Sensor) kritt huet, den Interrogator ass ongeféier £ 10.000 wäert (€ 12.000). Drot, deen Dir aus dem Regal kafe kënnt," huet hien derbäigesat. Fuerscher) a Composites Process Science op der Cranfield University, "ass en Impedanzanalysator, dee ganz genau ass a kascht op d'mannst £ 30.000 [≈ € 36.000], Awer d'NCC benotzt e vill méi einfachen Interrogator deen am Fong aus off-the-shelf Moduler besteet. vun der kommerziell Firma Advise Deta [Bedford, UK]. Synthesites zitéiert € 1.190 fir In-Mould Sensoren an € 20 fir Single-Use/Deel Sensoren An EUR gëtt Optiflow op EUR 3.900 an Optimold op EUR 7.200 zitéiert, mat ëmmer méi Reduktiounen fir Multiple Analyser Eenheeten. Dës Präisser enthalen Optiview Software an all néideg Ënnerstëtzung, sot Pantelelis, dobäi datt Wandblade Hiersteller spueren 1,5 Stonnen pro Zyklus, dobäi Blades pro Zyklus. Linn pro Mount, a reduzéieren Energieverbrauch vun 20 Prozent, mat engem Rendement op Investitioun vun nëmme fir véier Méint.
Firmen déi Sensoren benotzen, wäerten e Virdeel gewannen wéi d'Komposite 4.0 digital Fabrikatioun evoluéiert.Zum Beispill, seet de Grégoire Beauduin, Direkter vun der Geschäftsentwécklung bei Com&Sens, "Als Drockbehälter Hiersteller probéieren d'Gewiicht, d'Materialverbrauch an d'Käschte ze reduzéieren, kënne se eis Sensore benotze fir ze justifiéieren. hir Designen an iwwerwaachen d'Produktioun wéi se déi erfuerderlech Niveauen bis 2030 erreechen. Déiselwecht Sensore gi benotzt fir d'Belaaschtungsniveauen an de Schichten während der Filament ze bewäerten Wicklung an Aushärtung kann och Tank Integritéit während Dausende vun tanken Zyklen iwwerwaachen, viraussoen néideg Ënnerhalt a recertify um Enn vum Design Liewen. Mir kënnen En digitale Zwillingsdatenpool gëtt fir all produzéiert Komposit Drockbehälter zur Verfügung gestallt, an d'Léisung gëtt och fir Satellitten entwéckelt.
Erlaabt digital Zwillinge a Threads Com&Sens schafft mat engem Composite-Hersteller fir seng Glasfasersensoren ze benotzen fir den digitalen Datefloss duerch Design, Produktioun a Service (riets) z'erméiglechen fir digital ID Kaarten z'ënnerstëtzen déi den digitale Zwilling vun all Deel (lénks) ënnerstëtzen. Bildkreditt: Com & Sens an Figur 1, "Engineering mat Digital Threads" vum V. Singh, K. Wilcox.
Sou ënnerstëtzen Sensordaten den digitalen Zwilling, wéi och den digitale Fuedem deen Design, Produktioun, Serviceoperatioune an Obsoleszenz iwwerdeet.Wann analyséiert mat kënschtlecher Intelligenz a Maschinnléieren, ginn dës Donnéeën zréck an d'Design an d'Veraarbechtung, d'Performance an d'Nohaltegkeet ze verbesseren. huet och d'Art a Weis wéi d'Versuergungsketten zesumme schaffen geännert.Zum Beispill benotzt de Klebstoffhersteller Kiilto (Tampere, Finnland) Collo-Sensoren fir seng Clienten d'Verhältnis vun de Komponenten A ze kontrolléieren, B, etc. an hirer Multi-Komponente-Klebstoffmëschungsausrüstung." De Kiilto kann elo d'Zesummesetzung vu senge Klebstoffe fir eenzel Clienten upassen", seet de Järveläinen, "mee et erlaabt dem Kiilto och ze verstoen, wéi d'Harze an de Cliente Prozesser interagéieren, a wéi d'Clienten interagéieren mat hire Produkter, wat ännert wéi d'Versuergung gemaach gëtt. Ketten kënnen zesumme schaffen."
OPTO-Light benotzt Kistler, Netzsch a Synthesites Sensoren fir d'Aushärtung fir thermoplastesch iwwermolde Epoxy CFRP Parts ze iwwerwaachen.Image credit: AZL
Sensoren ënnerstëtzen och innovativ nei Material- a Prozesskombinatiounen.Described in CW's 2019 Article on the OPTO-Light Project (kuckt "Thermoplastic Overmolding Thermosets, 2-Minute Cycle, One Battery"), AZL Aachen (Aachen, Germany) uses a two-step Prozess fir eng eenzeg To (UD) Kuelestofffaser / Epoxy Prepreg horizontal ze kompriméieren, dann iwwermolt mat 30% kuerz Glasfaser verstäerkt PA6.De Schlëssel ass nëmmen deelweis de Prepreg ze heelen, sou datt déi verbleiwen Reaktivitéit an der Epoxy d'Bindung an den Thermoplastik erméiglechen. Schimmelsensoren an DataFlow Software fir d'Injektiounsformung ze optimiséieren."Dir musst eng déif hunn Verständnis vum Prepreg Kompressiounsformprozess, well Dir musst sécher sinn datt Dir den Zoustand vun der Kur versteet fir eng gutt Verbindung mat thermoplastesche Overmolding z'erreechen ", erkläert den AZL Fuerschungsingenieur Richard Schares. "An Zukunft kann de Prozess adaptiv sinn An intelligent, Prozessrotatioun gëtt duerch Sensorsignaler ausgeléist."
Et gëtt awer e fundamentale Problem, seet de Järveläinen, „an dat ass de Mangel u Verständnis vun de Clienten, wéi een déi verschidde Sensoren an hire Prozesser integréiere kann. Déi meescht Firmen hu keng Sensorexperten. Momentan erfuerdert de Wee no vir Sensorhersteller a Clienten Informatioun austauschen hin an hier.Organisatiounen wéi AZL, DLR (Augsburg, Däitschland) an NCC entwéckelen Multi-Sensor Expertise.Sause sot datt et Gruppen bannent der UNA sinn, souwéi Spin-Off. Firmen déi Sensorintegratioun an digital Zwillingsservicer ubidden.Hien huet bäigefüügt datt de Augsburg AI Produktiounsnetz eng 7.000 Quadratmeter Ariichtung fir dësen Zweck gelount huet, "Erweidert Dem CosiMo säin Entwécklungsplang op e ganz breeden Ëmfang, inklusiv verlinkte Automatisatiounszellen, wou industriell Partner Maschinne kënne placéieren, Projete lafen a léiere wéi een nei AI Léisungen integréiere kann.
De Carapappas huet gesot datt dem Meggitt seng dielektresch Sensor Demonstratioun am NCC just den éischte Schrëtt an deem war.“Schlussendlech wëll ech meng Prozesser a Workflows iwwerwaachen a se an eisen ERP System fidderen, fir datt ech am Viraus weess wéi eng Komponente fir ze fabrizéieren, wéi eng Leit ech brauch a wéi eng Materialien ze bestellen. Digital Automatioun entwéckelt.
Wëllkomm am Online SourceBook, dat entsprécht dem CompositesWorld alljährlechen Printeditioun vum SourceBook Composites Industry Buyer's Guide.
Spirit AeroSystems implementéiert Airbus Smart Design fir A350 Center Fuselage a Front Spars zu Kingston, NC
Post Zäit: Mee-20-2022
