Sa pagtinguha sa pagpadayon, ang mga sensor nagpamenos sa mga panahon sa siklo, paggamit sa enerhiya ug basura, pag-automate sa pagkontrol sa proseso sa closed-loop ug pagdugang sa kahibalo, pagbukas sa bag-ong mga posibilidad alang sa maalamon nga paghimo ug mga istruktura. #sensors #sustainability #SHM
Mga sensor sa wala (ibabaw ngadto sa ubos): heat flux (TFX), in-mold dielectrics (Lambient), ultrasonics (University of Augsburg), disposable dielectrics (Synthesites) ug tali sa mga pennies ug thermocouples Microwire (AvPro).Graphs (ibabaw, clockwise): Collo dielectric constant (CP) versus Collo ionic viscosity (CIV), resin resistance versus time (Synthesites) ug digital model sa caprolactam implanted preforms gamit ang electromagnetic sensors (CosiMo project, DLR ZLP , University of Augsburg).
Samtang ang pangkalibutanon nga industriya nagpadayon sa pagtungha gikan sa pandemya sa COVID-19, kini mibalhin sa pag-una sa pagpadayon, nga nanginahanglan pagkunhod sa basura ug pagkonsumo sa mga kahinguhaan (sama sa enerhiya, tubig ug mga materyales). .Apan kini nagkinahanglan og impormasyon.Alang sa mga composite, diin gikan kini nga datos?
Sama sa gihulagway sa CW's 2020 Composites 4.0 nga serye sa mga artikulo, ang paghubit sa mga sukod nga gikinahanglan aron mapauswag ang kalidad ug produksiyon sa bahin, ug ang mga sensor nga gikinahanglan aron makab-ot ang maong mga sukod, mao ang unang lakang sa maalamong paghimo. Atol sa 2020 ug 2021, ang CW nagtaho sa mga sensor—dielectric mga sensor, heat flux sensor, fiber optic sensor, ug non-contact sensor gamit ang ultrasonic ug electromagnetic waves—ingon man ang mga proyekto nga nagpakita sa ilang mga kapabilidad (tan-awa ang online sensor content set sa CW). mga materyales, ang ilang gisaad nga mga benepisyo ug mga hagit, ug ang teknolohiya nga talan-awon ubos sa pag-uswag. Ilabi na, ang mga kompanya nga mitumaw isip mga lider sa industriya sa composite nagsuhid ug naglawig niini nga luna.
Sensor network sa CosiMo Usa ka network sa 74 sensors - 57 niini mga ultrasonic sensors naugmad sa University of Augsburg (gipakita sa tuo, kahayag nga asul nga mga tulbok sa ibabaw ug sa ubos nga agup-op nga katunga) - gigamit alang sa Lid demonstrator alang sa T-RTM paghulma sa proyekto sa CosiMo alang sa thermoplastic composite nga mga baterya.Kredito sa hulagway: proyekto sa CosiMo, DLR ZLP Augsburg, Unibersidad sa Augsburg
Tumong #1: Pagtipig salapi. Ang blog sa Disyembre 2021 sa CW, "Custom Ultrasonic Sensors for Composite Process Optimization and Control," naghulagway sa trabaho sa Unibersidad sa Augsburg (UNA, Augsburg, Germany) aron makahimo og network sa 74 ka mga sensor nga Alang sa CosiMo proyekto sa paghimo og usa ka EV battery cover demonstrator (composite nga mga materyales sa smart nga transportasyon).Ang bahin gihimo gamit ang thermoplastic resin transfer molding (T-RTM), nga polymerizes caprolactam monomer in situ ngadto sa polyamide 6 (PA6) composite.Markus Sause, Propesor sa UNA ug Ulo sa UNA's Artificial Intelligence (AI) Production Network sa Augsburg, nagpatin-aw ngano nga ang mga sensor hinungdanon kaayo: "Ang pinakadako nga bentaha nga among gitanyag mao ang pagtan-aw kung unsa ang nahitabo sa sulod sa itom nga kahon sa pagproseso. Sa pagkakaron, kadaghanan sa mga tiggama adunay limitado nga mga sistema aron makab-ot kini. Pananglitan, gigamit nila ang yano o piho nga mga sensor kung gigamit ang pagpuga sa resin aron makahimo daghang mga bahin sa aerospace. Kung sayup ang proseso sa pagpuga, sa panguna adunay usa ka dako nga piraso sa scrap. Apan kung ikaw adunay solusyon nga mga solusyon aron masabtan kung unsa ang nadaot sa proseso sa produksiyon ug ngano, mahimo nimo kini ayohon ug matul-id kini, makatipig kanimo daghang salapi. ”
Ang mga Thermocouples usa ka pananglitan sa usa ka "simple o piho nga sensor" nga gigamit sulod sa mga dekada sa pagmonitor sa temperatura sa mga composite laminates sa panahon sa autoclave o oven curing.Ginagamit pa gani sila aron makontrol ang temperatura sa mga hurnohan o mga habol sa pagpainit aron ayohon ang mga composite repair patches gamit ang thermal bonders.Resin manufacturers naggamit sa usa ka lain-laing mga sensors sa lab sa pagmonitor sa mga kausaban sa resin viscosity sa paglabay sa panahon ug temperatura sa pagpalambo sa tambal formulations.Unsa ang mitumaw, bisan pa niana, mao ang usa ka sensor network nga mahanduraw ug makontrol ang manufacturing proseso sa situ base sa daghang mga parameter (pananglitan, temperatura ug presyur) ug ang kahimtang sa materyal (pananglitan, viscosity, aggregation, crystallization).
Pananglitan, ang ultrasonic sensor nga naugmad alang sa proyekto sa CosiMo naggamit sa sama nga mga prinsipyo sama sa ultrasonic inspection, nga nahimong panguna nga non-destructive testing (NDI) sa nahuman nga composite parts.Petros Karapapas, Principal Engineer sa Meggitt (Loughborough, UK), miingon: "Ang among katuyoan mao ang pagpakunhod sa oras ug pagtrabaho nga gikinahanglan alang sa pag-inspeksyon sa post-production sa umaabot nga mga sangkap samtang nagpadayon kami sa paghimo sa digital." Materials Center (NCC, Bristol, UK) kolaborasyon aron ipakita ang pagmonitor sa usa ka Solvay (Alpharetta, GA, USA) EP 2400 nga singsing atol sa RTM gamit ang linear dielectric sensor nga naugmad sa Cranfield University (Cranfield, UK) Daloy ug pag-ayo sa oxyresin alang sa usa ka 1.3 m ang gitas-on, 0.8 m ang gilapdon ug 0.4 m ang giladmon nga composite shell para sa komersyal nga aircraft engine heat exchanger. Pagsulay sa matag bahin," ingon ni Karapapas. Apan sa kini nga sensor, dili kana kinahanglan. ”
Ang Collo Probe giunlod sa sudlanan sa pagsagol sa pintura (berde nga lingin sa ibabaw) aron mahibal-an kung kompleto na ang pagsagol, makadaginot sa oras ug kusog. Kredito sa imahe: ColloidTek Oy
"Ang among tumong dili nga mahimong laing laboratory device, apan ang pag-focus sa mga sistema sa produksyon," miingon si Matti Järveläinen, CEO ug founder sa ColloidTek Oy (Kolo, Tampere, Finland). kombinasyon sa electromagnetic field (EMF) sensors, signal processing ug data analysis aron masukod ang “fingerprint” sa bisan unsang likido sama sa monomer, resins o adhesives . mas masabtan kon sa unsang paagi ang imong proseso sa aktuwal nga pagtrabaho ug reaksyon sa diha nga ang mga butang nga sayop, "miingon si Järveläinen. "Ang atong mga sensors kinabig real-time nga data ngadto sa masabtan ug maaksyonan pisikal nga gidaghanon, sama sa rheological viscosity, nga nagtugot sa proseso optimization. Pananglitan, mahimo nimong mub-on ang mga oras sa pagsagol tungod kay klaro nimong makita kung kompleto na ang pagsagol. Busa, sa Imong madugangan ang pagka-produktibo, makadaginot sa enerhiya ug makunhuran ang scrap kumpara sa dili kaayo na-optimize nga pagproseso.
Tumong #2: Dugangi ang kahibalo sa proseso ug paghanduraw. Alang sa mga proseso sama sa pagtipon, si Järveläinen nag-ingon, “Dili ka makakita og daghang impormasyon gikan sa snapshot lang. Nagkuha ka lang usa ka sample ug moadto sa lab ug tan-awon kung unsa kini mga minuto o oras ang milabay. Kini sama sa pagdrayb sa haywey, kada oras Bukha ang imong mga mata sa makadiyot ug sulayi pagtag-an kon asa paingon ang dalan.” Miuyon si Sause, ingon nga ang network sa sensor nga naugmad sa CosiMo "nagtabang kanamo nga makakuha usa ka kompleto nga litrato sa proseso ug materyal nga pamatasan. Makita nato ang mga lokal nga epekto sa proseso, agig tubag sa mga Pagbag-o sa gibag-on nga bahin o mga integrated nga materyales sama sa foam core. Ang among gipaningkamutan nga buhaton mao ang paghatag kasayuran bahin sa kung unsa gyud ang nahitabo sa agup-op. Gitugotan kami niini nga mahibal-an ang lainlaing kasayuran sama sa porma sa agianan sa unahan, ang pag-abut sa matag part-time ug ang lebel sa panagsama sa matag lokasyon sa sensor. ”
Ang Collo nagtrabaho kauban ang mga tiggama sa epoxy adhesives, mga pintura ug bisan ang beer aron makahimo og mga profile sa proseso alang sa matag batch nga gihimo. Karon ang matag tiggama makatan-aw sa dinamika sa ilang proseso ug magtakda og mas maayo nga mga parameter, nga adunay mga alerto nga mangilabot kung ang mga batch wala sa espesipikasyon. pagpalig-on ug pagpalambo sa kalidad.
Video sa agianan sa atubangan sa usa ka bahin sa CosiMo (ang pagsulod sa injection mao ang puti nga tulbok sa tunga) isip usa ka function sa oras, base sa datos sa pagsukod gikan sa usa ka in-molde nga sensor network.Image credit: CosiMo project, DLR ZLP Augsburg, University of Augsburg
"Gusto kong mahibal-an kung unsa ang mahitabo sa panahon sa paghimo sa bahin, dili ablihan ang kahon ug tan-awa kung unsa ang mahitabo pagkahuman," ingon ni Meggitt's Karapapas. aron masusi ang pagkaayo sa resin.” Ang paggamit sa tanang unom ka matang sa mga sensor nga gihulagway sa ubos (dili usa ka kompleto nga lista, usa lamang ka gamay nga pagpili, mga suppliers, usab), makamonitor sa tambal/polymerization ug resin flow.Ang ubang mga sensor adunay dugang nga kapabilidad, ug ang hiniusa nga mga matang sa sensor makapalapad sa mga posibilidad sa pagsubay ug visualization atol sa composite molding.Kini gipakita sa panahon sa CosiMo, nga migamit sa ultrasonic, dielectric ug piezoresistive in-mode sensors alang sa temperatura ug pressure measurements ni Kistler (Winterthur, Switzerland).
Tumong #3: Bawasan ang oras sa pag-ikot. Ang mga sensor sa Collo makasukod sa pagkaparehas sa duha ka bahin nga paspas nga pag-ayo sa epoxy samtang ang mga bahin A ug B gisagol ug gi-inject sa panahon sa RTM ug sa matag lokasyon sa agup-op kung diin gibutang ang ingon nga mga sensor. mas paspas nga pag-ayo sa mga resin alang sa mga aplikasyon sama sa Urban Air Mobility (UAM), nga makahatag og mas paspas nga mga siklo sa pag-ayo kon itandi sa kasamtangan nga usa ka bahin nga epoxies sama sa RTM6.
Ang mga sensor sa Collo mahimo usab nga magmonitor ug mahanduraw ang epoxy nga gi-degassed, gi-inject ug giayo, ug kung kompleto na ang matag proseso. (MSM).Ang mga kompanya sama sa AvPro (Norman, Oklahoma, USA) nagpadayon sa MSM sulod sa mga dekada aron masubay ang mga pagbag-o sa bahin nga mga materyales ug mga proseso samtang kini nagsunod sa piho nga mga target alang sa glass transition temperature (Tg), viscosity, polymerization ug/o crystallization .Pananglitan, ang usa ka network sa mga sensor ug digital analysis sa CosiMo gigamit sa pagtino sa minimum nga panahon nga gikinahanglan sa pagpainit sa RTM press ug agup-op ug nakit-an nga ang 96% sa maximum polymerization nakab-ot sa 4.5 minutos.
Ang mga suppliers sa dielectric sensor sama sa Lambient Technologies (Cambridge, MA, USA), Netzsch (Selb, Germany) ug Synthesites (Uccle, Belgium) nagpakita usab sa ilang abilidad sa pagpakunhod sa cycle times.Synthesites 'R&D project uban sa composites manufacturers Hutchinson (Paris, France ) ug Bombardier Belfast (karon Spirit AeroSystems (Belfast, Ireland)) nagtaho nga base sa real-time nga pagsukod sa resin resistance ug temperatura, pinaagi sa Optimold data acquisition unit ug Optiview Software nakabig ngadto sa gibanabana nga viscosity ug Tg.“Makita sa mga tiggama ang Tg. sa tinuud nga oras, aron sila makahukom kung kanus-a ihunong ang siklo sa pag-ayo," gipasabut ni Nikos Pantelelis, Direktor sa Synthesites. "Dili na sila kinahanglan maghulat aron makompleto ang usa ka siklo sa pagdala nga mas taas kaysa kinahanglan. Pananglitan, ang tradisyonal nga siklo alang sa RTM6 usa ka 2-oras nga bug-os nga tambal sa 180 ° C. Nakita namon nga kini mahimong mub-an sa 70 minuto sa pipila ka mga geometries. Gipakita usab kini sa proyekto sa INNOTOOL 4.0 (tan-awa ang "Accelerating RTM with Heat Flux Sensors"), diin ang paggamit sa usa ka heat flux sensor gipamub-an ang RTM6 cure cycle gikan sa 120 minutos ngadto sa 90 minutos.
Tumong #4: Closed-loop control sa adaptive nga mga proseso.Alang sa proyekto sa CosiMo, ang katapusang tumong mao ang pag-automate sa closed-loop control atol sa produksyon sa composite parts.Kini usab ang tumong sa ZAero ug iComposite 4.0 nga mga proyekto nga gitaho sa CW sa 2020 (30-50% nga pagkunhod sa gasto). Matikdi nga kini naglakip sa lain-laing mga proseso - automated nga pagbutang sa prepreg tape (ZAero) ug fiber spray preforming itandi sa high pressure T-RTM sa CosiMo alang sa RTM nga adunay paspas nga pag-ayo sa epoxy (iComposite 4.0). sa niini nga mga proyekto naggamit mga sensor nga adunay digital nga mga modelo ug mga algorithm aron masundog ang proseso ug matagna ang sangputanan sa nahuman nga bahin.
Ang pagkontrol sa proseso mahimong isipon nga usa ka serye sa mga lakang, gipasabut ni Sause. Ang unang lakang mao ang pag-integrate sa mga sensor ug mga kagamitan sa pagproseso, siya miingon, "aron mahanduraw kung unsa ang nahitabo sa itom nga kahon ug ang mga parameter nga gamiton. Ang uban nga pipila ka mga lakang, tingali katunga sa closed-loop control, makahimo sa pagduso sa stop button sa interbensyon, Tune sa proseso ug sa pagpugong sa gisalikway nga mga bahin. Ingon usa ka katapusang lakang, mahimo nimong mapalambo ang usa ka digital nga kambal, nga mahimo’g awtomatiko, apan nanginahanglan usab pagpamuhunan sa mga pamaagi sa pagkat-on sa makina. ” Sa CosiMo, kini nga pagpamuhunan makahimo sa mga sensor sa pagpakaon sa datos ngadto sa digital twin, Edge analysis (mga kalkulasyon nga gihimo sa ngilit sa produksyon nga linya kumpara sa mga kalkulasyon gikan sa usa ka sentral nga data repository) unya gigamit sa pagtagna sa dagan sa atubangan dynamics, fiber volume content kada tela preform ug potensyal nga uga nga mga lugar. "Sa tinuud, mahimo nimong i-establisar ang mga setting aron mahimo ang pagkontrol sa closed-loop ug pag-tune sa proseso," ingon ni Sause. Mahimo usab nimo gamiton kini nga kasayuran aron ma-optimize ang imong materyal. ”
Sa pagbuhat sa ingon, ang mga kompanya naggamit sa mga sensor aron ma-automate ang mga proseso.Pananglitan, ang Synthesites nagtrabaho kauban ang mga kostumer niini aron i-integrate ang mga sensor sa mga ekipo aron isira ang inlet sa resin kung kompleto na ang pagpuga, o i-on ang heat press kung makab-ot ang target nga tambal.
Si Järveläinen nag-ingon nga aron mahibal-an kung unsang sensor ang labing maayo alang sa matag kaso sa paggamit, "kinahanglan nimong masabtan kung unsang mga pagbag-o sa materyal ug proseso ang gusto nimong bantayan, ug dayon kinahanglan nimo nga adunay usa ka analista." Nakuha sa usa ka analista ang datos nga nakolekta sa usa ka interogator o yunit sa pagkuha sa datos. hilaw nga datos ug i-convert kini ngadto sa impormasyon nga magamit sa tiggama. "Nakita nimo ang daghang mga kompanya nga nag-integrate sa mga sensor, apan unya wala sila'y mahimo sa datos," ingon ni Sause. Ang gikinahanglan, siya mipasabut, "usa ka sistema sa data acquisition, ingon man usa ka arkitektura sa pagtipig sa datos aron maproseso ang datos.
"Ang mga end user dili lang gusto nga makakita sa hilaw nga datos," ingon ni Järveläinen. "Gusto nila mahibal-an, 'Na-optimize ba ang proseso?'" Kanus-a mahimo ang sunod nga lakang? alang sa pagtuki, ug dayon gamita ang pagkat-on sa makina aron mapadali ang proseso. ” Kining edge analysis ug machine learning approach nga gigamit sa Collo ug CosiMo team mahimong makab-ot pinaagi sa viscosity maps, numerical models sa resin flow front, ug Ang abilidad nga sa katapusan makontrol ang mga parameter sa proseso ug makinarya makita.
Ang Optimold usa ka analista nga gihimo sa Synthesites alang sa mga dielectric sensor niini. Gikontrol sa Synthesites' Optiview software, ang Optimold unit naggamit sa temperatura ug resin resistance measurements aron makalkulo ug magpakita sa real-time nga mga graph aron mamonitor ang status sa resin lakip ang mix ratio, chemical aging, viscosity, Tg ug ang-ang sa pag-ayo.Kini mahimong gamiton sa prepreg ug liquid pagporma nga mga proseso.Usa ka bulag nga yunit Optiflow gigamit alang sa dagan monitoring.Synthesites usab nakahimo og usa ka curing simulator nga wala magkinahanglan og curing sensor sa agup-op o bahin, apan sa baylo naggamit sa usa ka temperature sensor ug resin/prepreg samples niini nga analyser unit. "Gigamit namo kining state-of-the-art nga pamaagi para sa infusion ug adhesive curing para sa wind turbine blade production," miingon si Nikos Pantelelis, Direktor sa Synthestes.
Ang Synthesites process control systems nag-integrate sa mga sensor, Optiflow ug/o Optimold data acquisition units, ug OptiView ug/o Online Resin Status (ORS) software.
Busa, kadaghanan sa mga suppliers sa sensor nakahimo sa ilang kaugalingon nga mga tig-analisar, ang uban naggamit sa pagkat-on sa makina ug ang uban dili.Apan ang mga komposit nga tiggama mahimo usab nga makahimo sa ilang kaugalingon nga custom nga mga sistema o mopalit sa mga instrumento sa gawas sa estante ug usbon kini aron matubag ang mga piho nga panginahanglan. usa ra ka hinungdan ang tagdon.Adunay daghan pang uban.
Ang pagkontak usa usab ka importante nga konsiderasyon sa pagpili kung unsang sensor ang gamiton. Ang sensor mahimong kinahanglan nga makontak sa materyal, ang interogator, o pareho. Pananglitan, ang heat flux ug ultrasonic sensors mahimong isulod sa RTM molde 1-20mm gikan sa ang ibabaw – ang tukma nga pagmonitor wala magkinahanglan og kontak sa materyal diha sa agup-op.Ultrasonic sensors mahimo usab nga interrogate mga bahin sa lain-laing mga giladmon depende sa frequency nga gigamit.Collo electromagnetic sensors mahimo usab nga mobasa sa giladmon sa mga likido o mga bahin – 2-10 cm, depende sa frequency sa interogasyon - ug pinaagi sa non-metallic sudlanan o mga himan sa kontak uban sa resin.
Bisan pa, ang mga magnetic microwires (tan-awa ang "Non-contact monitoring sa temperatura ug presyur sa sulod sa mga composite") sa pagkakaron mao lamang ang mga sensor nga makahimo sa pagsukitsukit sa mga composite sa gilay-on nga 10 cm. Kana tungod kay kini naggamit sa electromagnetic induction aron makakuha og tubag gikan sa sensor, nga gisulod sa composite nga materyal.Ang ThermoPulse microwire sensor sa AvPro, nga gisudlan sa adhesive bond layer, gisukitsukit pinaagi sa 25mm nga baga nga carbon fiber laminate aron sukdon ang temperatura sa panahon sa proseso sa pagbugkos. Tungod kay ang mga microwires adunay balhiboon nga diametro sa 3-70 microns, dili sila makaapekto sa composite o bondline performance.At gamay nga mas dako nga diametro sa 100-200 microns, fiber optic sensors mahimo usab nga embedded nga walay degrading structural properties.Apan, tungod kay sila sa paggamit sa kahayag sa pagsukod, fiber optic sensors kinahanglan nga adunay usa ka wired koneksyon sa interogator.Sama usab, tungod kay ang mga dielectric sensor naggamit ug boltahe sa pagsukod sa mga kabtangan sa resin, kini kinahanglan usab nga konektado sa usa ka interogator, ug ang kadaghanan kinahanglan usab nga makontak sa resin nga ilang gibantayan.
Ang Collo Probe (ibabaw) nga sensor mahimong ituslob sa mga likido, samtang ang Collo Plate (ubos) gibutang sa bungbong sa usa ka sudlanan/mixing vessel o proseso sa piping/feed line.Image credit: ColloidTek Oy
Ang kapabilidad sa temperatura sa sensor maoy laing importanteng konsiderasyon.Pananglitan, kadaghanan sa mga off-the-shelf nga ultrasonic sensor kasagarang naglihok sa temperatura hangtod sa 150°C, apan ang mga bahin sa CosiMo kinahanglang maporma sa temperatura nga labaw sa 200°C.Busa, UNA kinahanglan nga magdesinyo ug ultrasonic sensor nga adunay kini nga kapabilidad. Lambient's disposable dielectric sensors mahimong magamit sa bahin nga mga ibabaw hangtod sa 350 °C, ug ang magamit pag-usab nga in-mold nga mga sensor mahimong magamit hangtod sa 250 °C. Ang RVmagnetics (Kosice, Slovakia) naugmad ang microwire sensor niini alang sa mga composite nga materyales nga makasugakod sa pag-ayo sa 500 ° C. Samtang ang teknolohiya sa sensor sa Collo mismo walay limitasyon sa teoretikal nga temperatura, ang tempered glass nga taming alang sa Collo Plate ug ang bag-ong polyetherketone (PEEK) nga pabalay alang sa Collo Probe pareho nga gisulayan alang sa padayon nga katungdanan sa 150°C, sumala sa Järveläinen.Sa kasamtangan, ang PhotonFirst (Alkmaar, The Netherlands) migamit ug polyimide coating aron makahatag ug operating temperature nga 350°C para sa iyang fiber optic sensor para sa SuCoHS nga proyekto, para sa usa ka malungtaron ug gasto- epektibo nga high-temperature composite.
Ang laing butang nga angay tagdon, ilabina sa pag-instalar, mao kung ang sensor nagsukod sa usa ka punto o usa ka linear sensor nga adunay daghang sensing points.Pananglitan, ang Com&Sens (Eke, Belgium) fiber optic sensors mahimong hangtod sa 100 metros ang gitas-on ug feature up. ngadto sa 40 fiber Bragg grating (FBG) sensing points nga adunay minimum nga gilay-on nga 1 cm.Kini nga mga sensor gigamit alang sa structural health monitoring (SHM) sa 66-meter-long composite bridges ug resin flow monitoring atol sa pagpuga sa dagkong bridge deck.Installing Ang indibidwal nga mga sensor sa punto alang sa ingon nga proyekto magkinahanglan usa ka daghang mga sensor ug daghang oras sa pag-install. Ang NCC ug Cranfield University nag-angkon nga parehas nga mga bentaha alang sa ilang mga linear dielectric sensor. Uban sa among linear sensor, mahimo namong bantayan ang pagdagayday sa resin nga padayon sa gitas-on, nga makapamenos sa gidaghanon sa mga sensor nga gikinahanglan sa bahin o himan.
AFP NLR para sa Fiber Optic Sensors Usa ka espesyal nga yunit ang gi-integrate ngadto sa 8th channel sa Coriolis AFP head aron ibutang ang upat ka fiber optic sensor arrays ngadto sa taas nga temperatura, carbon fiber reinforced composite test panel.Image credit: SuCoHS Project, NLR
Ang mga linear sensor makatabang usab sa pag-automate sa mga instalasyon.Sa proyekto sa SuCoHS, ang Royal NLR (Dutch Aerospace Center, Marknesse) nakamugna og usa ka espesyal nga yunit nga gisagol sa 8th channel nga Automated Fiber Placement (AFP) nga ulo sa Coriolis Composites (Queven, France) aron i-embed ang Upat ka arrays ( bulag nga mga linya sa fiber optic), ang matag usa adunay 5 hangtod 6 FBG sensors (PhotonFirst nagtanyag sa kinatibuk-an nga 23 sensors), sa carbon fiber test panels. Ang RVmagnetics nagbutang sa iyang microwire sensors sa pultruded GFRP rebar. dugay alang sa kadaghanan sa mga komposit nga microwires], apan awtomatiko nga gibutang nga padayon kung ang rebar gihimo, ”miingon si Ratislav Varga, co-founder sa RVmagnetics. "Naa kay microwire nga adunay 1km microwire. mga coils sa filament ug ipakaon kini sa pasilidad sa produksiyon sa rebar nga dili usbon ang paagi sa paghimo sa rebar. Samtang, ang Com&Sens nagtrabaho sa automated nga teknolohiya aron ma-embed ang fiber-optic sensor sa panahon sa filament winding process sa pressure vessels.
Tungod sa abilidad niini sa pagdala sa elektrisidad, ang carbon fiber mahimong hinungdan sa mga problema sa mga dielectric sensor. Ang mga dielectric sensor naggamit ug duha ka electrodes nga gibutang duol sa usag usa. Sa kini nga kaso, gamita ang usa ka filter. "Gitugotan sa salaan ang resin nga moagi sa mga sensor, apan gi-insulate kini gikan sa carbon fiber." Ang linear dielectric sensor nga gimugna sa Cranfield University ug NCC naggamit sa usa ka lahi nga pamaagi, lakip ang duha ka twisted pairs sa copper wires. Kung ang usa ka boltahe gipadapat, usa ka electromagnetic field ang gihimo tali sa mga wire, nga gigamit sa pagsukod sa resin impedance. nga adunay usa ka insulating polymer nga dili makaapekto sa electric field, apan nagpugong sa carbon fiber gikan sa shorting out.
Siyempre, ang gasto usa usab ka isyu. Ang Com&Sens nag-ingon nga ang kasagarang gasto kada FBG sensing point kay 50-125 euros, nga mahimong moubos sa 25-35 euros kon gamiton sa mga batch (pananglitan, alang sa 100,000 pressure vessels).(Kini mao ang tipik lamang sa kasamtangan ug gipaabot nga kapasidad sa produksiyon sa mga composite pressure vessel, tan-awa ang artikulo sa 2021 sa CW bahin sa hydrogen.) Ang Karapapas ni Meggitt nag-ingon nga nakadawat siya og mga tanyag alang sa mga linya sa fiber optic nga adunay mga FBG sensor nga nag-aberids ug £250/sensor (≈300€/sensor), ang interogator nagkantidad ug mga £10,000 (€12,000).” Ang linear dielectric sensor nga among gisulayan mas sama sa usa ka coated wire nga mahimo nimong mapalit gikan sa estante,” dugang niya.” Ang interogator nga among gigamit,” midugang si Alex Skordos, magbabasa ( senior researcher) sa Composites Process Science sa Cranfield University, “usa ka impedance analyzer, nga tukma kaayo ug nagkantidad ug labing menos £30,000 [≈ €36,000], Apan ang NCC naggamit ug mas simple nga interogator nga sa panguna naglangkob sa off-the-shelf. modules gikan sa komersyal nga kompanya Advise Deta [Bedford, UK].” Ang Synthesites nagkutlo sa €1,190 alang sa in-mold nga mga sensor ug €20 alang sa single-use/part sensors Sa EUR, Optiflow gikutlo sa EUR 3,900 ug Optimold sa EUR 7,200, uban sa nagkadaghang diskwento alang sa daghang mga analyser units.Kini nga mga presyo naglakip sa Optiview software ug bisan unsang gikinahanglan nga suporta, matod ni Pantelelis, nga midugang nga ang wind blade manufacturers makadaginot ug 1.5 ka oras kada cycle, makadugang ug blades kada linya kada bulan, ug makunhuran ang paggamit sa enerhiya ug 20 porsyento, nga adunay return on investment nga upat lang ka bulan.
Ang mga kompanya nga naggamit sa mga sensor makakuha usa ka bentaha samtang ang mga komposit nga 4.0 digital nga paggama evolve. Pananglitan, nag-ingon si Grégoire Beauduin, Direktor sa Pagpauswag sa Negosyo sa Com&Sens, "Samtang ang mga tiggama sa pressure vessel naningkamot nga makunhuran ang gibug-aton, paggamit sa materyal ug gasto, mahimo nila gamiton ang among mga sensor aron mahatagan katarungan. ang ilang mga disenyo ug pagmonitor sa produksyon samtang sila makaabot sa gikinahanglan nga lebel sa 2030. Ang sama nga mga sensor nga gigamit sa pag-assess sa lebel sa strain sulod sa mga lut-od sa panahon sa filament winding ug curing mahimo usab nga mamonitor ang integridad sa tangke sa panahon sa liboan nga mga refueling cycle, pagtagna sa gikinahanglan nga pagmentinar ug pag-certify pag-usab sa katapusan sa disenyo kinabuhi. Mahimo namon Ang usa ka digital twin data pool gihatag alang sa matag composite pressure vessel nga gihimo, ug ang solusyon gihimo usab alang sa mga satellite.
Ang pagpagana sa digital twins ug thread Com&Sens nagtrabaho uban sa usa ka composite manufacturer sa paggamit sa iyang fiber optic sensors aron makahimo sa digital data flow pinaagi sa disenyo, produksyon ug serbisyo (tuo) aron suportahan ang digital ID card nga nagsuporta sa digital twin sa matag bahin (wala) nga gihimo. Kredito sa hulagway: Com&Sens ug Figure 1, “Engineering with Digital Threads” ni V. Singh, K. Wilcox.
Sa ingon, ang data sa sensor nagsuporta sa digital twin, ingon man ang digital thread nga naglangkob sa disenyo, produksyon, mga operasyon sa serbisyo ug pagkaraan. Kung gi-analisar gamit ang artipisyal nga paniktik ug pagkat-on sa makina, kini nga datos nagbalik sa disenyo ug pagproseso, pagpalambo sa performance ug pagpadayon. nagbag-o usab sa paagi sa pagtinabangay sa mga kadena sa suplay.Pananglitan, ang pabrika sa adhesive nga Kiilto (Tampere, Finland) naggamit sa mga sensor sa Collo aron matabangan ang mga kostumer niini nga makontrol ang ratio sa mga sangkap A, B, ug uban pa sa ilang mga kagamitan sa pagsagol nga daghang sangkap. ”Kiilto mahimo na karon nga i-adjust ang komposisyon sa mga adhesives niini alang sa indibidwal nga mga kostumer, "miingon si Järveläinen, "apan gitugotan usab niini ang Kiilto nga masabtan kung giunsa ang mga resin nga nakig-uban sa mga proseso sa mga kostumer, ug kung giunsa ang mga kostumer nakig-uban sa ilang mga produkto, nga nagbag-o kung giunsa paghimo ang suplay. Ang mga kadena mahimong magtinabangay.”
Ang OPTO-Light naggamit sa Kistler, Netzsch ug Synthesites sensors aron mamonitor ang pag-ayo sa thermoplastic overmolded epoxy CFRP parts.Image credit: AZL
Gisuportahan usab sa mga sensor ang bag-ong mga kombinasyon sa materyal ug proseso. Gihubit sa artikulo sa 2019 sa CW sa proyekto nga OPTO-Light (tan-awa ang "Thermoplastic Overmolding Thermoset, 2-Minute Cycle, Usa ka Baterya"), ang AZL Aachen (Aachen, Germany) naggamit ug duha ka lakang proseso sa horizontally compress sa usa ka To (UD) carbon fiber/epoxy prepreg, unya overmolded uban sa 30% mubo nga bildo fiber reinforced PA6.Ang yawe mao ang partially pag-ayo sa prepreg aron ang nahabilin nga reactivity sa epoxy makahimo sa bonding sa thermoplastic .AZL naggamit sa Optimold ug Netzsch DEA288 Epsilon analyzers nga adunay Synthesites ug Netzsch dielectric sensor ug Kistler in-mold sensor ug DataFlow software aron ma-optimize ang injection molding. masabtan ang kahimtang sa pagkaayo aron makab-ot ang maayong koneksyon sa thermoplastic overmolding,” misaysay ang AZL research engineer nga si Richard Schares. "Sa umaabot, ang proseso mahimong mapahiangay Ug intelihente, ang rotation sa proseso gipahinabo sa mga signal sa sensor."
Bisan pa, adunay usa ka sukaranan nga problema, ingon ni Järveläinen, "ug kana mao ang kakulang sa pagsabut sa mga kostumer kung giunsa ang pag-integrate niining lainlaing mga sensor sa ilang mga proseso. Kadaghanan sa mga kompanya walay mga eksperto sa sensor. Sa pagkakaron, ang dalan sa unahan nagkinahanglan og sensor manufacturers ug customer Exchange information back and forth.Organizations like AZL, DLR (Augsburg, Germany) and NCC are develop multi-sensor expertise.Sause said there are groups within UNA, as well as spin-off mga kompaniya nga nagtanyag sa sensor integration ug digital twin services.Siya midugang nga ang Augsburg AI production network nag-abang og 7,000-square-meter nga pasilidad alang niini nga katuyoan, "pagpalapad sa development blueprint sa CosiMo ngadto sa usa ka halapad kaayo nga sakup, lakip na ang linked automation cells, diin ang mga kasosyo sa industriya Makabutang sa mga makina, magpadagan sa mga proyekto ug makakat-on kung giunsa ang pag-integrate sa mga bag-ong solusyon sa AI.
Miingon si Carapappas nga ang demonstrasyon sa dielectric sensor ni Meggitt sa NCC mao lang ang unang lakang niana. kinahanglan ug unsa nga mga materyales ang i-order. Nag-uswag ang digital automation. ”
Welcome sa online SourceBook, nga katumbas sa CompositesWorld's tinuig nga print nga edisyon sa SourceBook Composites Industry Buyer's Guide.
Ang Spirit AeroSystems Nagpatuman sa Airbus Smart Design alang sa A350 Center Fuselage ug Front Spars sa Kingston, NC
Panahon sa pag-post: Mayo-20-2022
