Na busca pela sustentabilidade, os sensores estão reduzindo os tempos de ciclo, o uso e o desperdício de energia, automatizando o controle de processos em circuito fechado e aumentando o conhecimento, abrindo novas possibilidades para fabricação e estruturas inteligentes.#sensores #sustentabilidade #SHM
Sensores à esquerda (de cima para baixo): fluxo de calor (TFX), dielétricos no molde (Lambient), ultrassônicos (Universidade de Augsburg), dielétricos descartáveis (Synthesites) e entre moedas e termopares Microwire (AvPro).Gráficos (topo, sentido horário): Constante dielétrica Collo (CP) versus Viscosidade iônica Collo (CIV), resistência da resina versus tempo (Synthesites) e modelo digital de pré-formas implantadas de caprolactama usando sensores eletromagnéticos (projeto CosiMo, DLR ZLP, Universidade de Augsburg).
À medida que a indústria global continua a emergir da pandemia da COVID-19, passou a dar prioridade à sustentabilidade, o que exige a redução do desperdício e do consumo de recursos (como energia, água e materiais). .Mas isso requer informações.Para compostos, de onde vêm esses dados?
Conforme descrito na série de artigos 2020 Composites 4.0 da CW, definir as medições necessárias para melhorar a qualidade e a produção das peças, e os sensores necessários para alcançar essas medições, é o primeiro passo na fabricação inteligente. Durante 2020 e 2021, a CW relatou sobre sensores - dielétricos sensores, sensores de fluxo de calor, sensores de fibra óptica e sensores sem contato usando ondas ultrassônicas e eletromagnéticas - bem como projetos que demonstram suas capacidades (consulte o conjunto de conteúdo de sensores on-line da CW). Este artigo se baseia neste relatório, discutindo os sensores usados em compostos materiais, os seus benefícios e desafios prometidos e o panorama tecnológico em desenvolvimento. Notavelmente, as empresas que estão a emergir como líderes na indústria dos compósitos já estão a explorar e a navegar neste espaço.
Rede de sensores no CosiMo Uma rede de 74 sensores – 57 dos quais são sensores ultrassônicos desenvolvidos na Universidade de Augsburg (mostrados à direita, pontos azuis claros nas metades superior e inferior do molde) – são usados para o demonstrador de tampa do T-RTM projeto CosiMo de moldagem para baterias compostas termoplásticas. Crédito da imagem: projeto CosiMo, DLR ZLP Augsburg, Universidade de Augsburg
Meta nº 1: Economizar dinheiro. O blog da CW de dezembro de 2021, “Sensores ultrassônicos personalizados para otimização e controle de processos compostos”, descreve o trabalho da Universidade de Augsburg (UNA, Augsburg, Alemanha) para desenvolver uma rede de 74 sensores que Para o CosiMo projeto para fabricar um demonstrador de tampa de bateria EV (materiais compósitos em transporte inteligente). A peça é fabricada usando moldagem por transferência de resina termoplástica (T-RTM), que polimeriza o monômero de caprolactama in situ em um compósito de poliamida 6 (PA6).Markus Sause, Professor da UNA e chefe da rede de produção de inteligência artificial (IA) da UNA em Augsburg, explica por que os sensores são tão importantes: “A maior vantagem que oferecemos é a visualização do que está acontecendo dentro da caixa preta durante o processamento. Atualmente, a maioria dos fabricantes possui sistemas limitados para conseguir isso. Por exemplo, eles usam sensores muito simples ou específicos quando usam infusão de resina para fazer grandes peças aeroespaciais. Se o processo de infusão der errado, você basicamente terá um grande pedaço de sucata. Mas se você tiver uma solução para entender o que deu errado no processo de produção e por quê, você pode consertar e corrigir, economizando muito dinheiro.”
Os termopares são um exemplo de “sensor simples ou específico” que tem sido usado há décadas para monitorar a temperatura de laminados compostos durante a cura em autoclave ou forno. Eles são usados até para controlar a temperatura em fornos ou mantas de aquecimento para curar remendos de reparo compostos usando adesivos térmicos. Os fabricantes de resinas usam uma variedade de sensores no laboratório para monitorar mudanças na viscosidade da resina ao longo do tempo e da temperatura para desenvolver formulações de cura. O que está surgindo, no entanto, é uma rede de sensores que pode visualizar e controlar o processo de fabricação in situ com base em múltiplos parâmetros (por exemplo, temperatura e pressão) e o estado do material (por exemplo, viscosidade, agregação, cristalização).
Por exemplo, o sensor ultrassônico desenvolvido para o projeto CosiMo usa os mesmos princípios da inspeção ultrassônica, que se tornou a base dos testes não destrutivos (NDI) de peças compostas acabadas.Petros Karapapas, engenheiro principal da Meggitt (Loughborough, Reino Unido), disse: “Nosso objetivo é minimizar o tempo e o trabalho necessários para a inspeção pós-produção de componentes futuros à medida que avançamos em direção à fabricação digital”. Colaboração do Materials Center (NCC, Bristol, Reino Unido) para demonstrar o monitoramento de um anel EP 2400 da Solvay (Alpharetta, GA, EUA) durante RTM usando um sensor dielétrico linear desenvolvido na Cranfield University (Cranfield, Reino Unido) Fluxo e cura de oxiresina para um Carcaça composta de 1,3 m de comprimento, 0,8 m de largura e 0,4 m de profundidade para um trocador de calor de motor de aeronave comercial.“Ao analisarmos como fazer montagens maiores com maior produtividade, não podíamos nos dar ao luxo de fazer todas as inspeções tradicionais de pós-processamento e testes em todas as peças”, disse Karapapas. “No momento, fazemos painéis de teste próximos a essas peças RTM e depois fazemos testes mecânicos para validar o ciclo de cura. Mas com este sensor, isso não é necessário.”
A Collo Probe é imersa no recipiente de mistura de tinta (círculo verde na parte superior) para detectar quando a mistura está concluída, economizando tempo e energia. Crédito da imagem: ColloidTek Oy
“Nosso objetivo não é ser mais um dispositivo de laboratório, mas focar em sistemas de produção”, diz Matti Järveläinen, CEO e fundador da ColloidTek Oy (Kolo, Tampere, Finlândia). O blog da CW de janeiro de 2022 “Fingerprint Liquids for Composites” explora o combinação de sensores de campo eletromagnético (EMF), processamento de sinal e análise de dados para medir a “impressão digital” de qualquer líquido, como monômeros, resinas ou adesivos. “O que oferecemos é uma nova tecnologia que fornece feedback direto em tempo real, para que você possa entender melhor como seu processo está realmente funcionando e reagir quando algo dá errado”, diz Järveläinen. “Nossos sensores convertem dados em tempo real em quantidades físicas compreensíveis e acionáveis, como a viscosidade reológica, que permitem a otimização do processo. Por exemplo, você pode reduzir o tempo de mixagem porque pode ver claramente quando a mixagem está concluída. Portanto, com You é possível aumentar a produtividade, economizar energia e reduzir o desperdício em comparação com um processamento menos otimizado.”
Meta nº 2: Aumentar o conhecimento e a visualização do processo. Para processos como agregação, Järveläinen diz: “Você não vê muitas informações apenas em um instantâneo. Você está apenas pegando uma amostra e indo para o laboratório e vendo como era minutos ou horas atrás. É como dirigir em uma rodovia, a cada hora abra os olhos por um minuto e tente prever para onde a estrada vai.” Sause concorda, observando que a rede de sensores desenvolvida no CosiMo “nos ajuda a obter uma imagem completa do processo e do comportamento do material. Podemos ver efeitos locais no processo, em resposta a variações na espessura da peça ou materiais integrados, como núcleo de espuma. O que estamos tentando fazer é fornecer informações sobre o que realmente está acontecendo no molde. Isso nos permite determinar diversas informações, como o formato da frente de fluxo, a chegada de cada parte do tempo e o grau de agregação em cada localização do sensor.”
A Collo trabalha com fabricantes de adesivos epóxi, tintas e até cerveja para criar perfis de processo para cada lote produzido. Agora cada fabricante pode visualizar a dinâmica do seu processo e definir parâmetros mais otimizados, com alertas para intervir quando os lotes estiverem fora das especificações. estabilizar e melhorar a qualidade.
Vídeo da frente de fluxo em uma peça CosiMo (a entrada da injeção é o ponto branco no centro) em função do tempo, com base em dados de medição de uma rede de sensores no molde. Crédito da imagem: projeto CosiMo, DLR ZLP Augsburg, Universidade de Augsburgo
“Quero saber o que acontece durante a fabricação da peça, não abrir a caixa e ver o que acontece depois”, diz Karapapas da Meggitt.”Os produtos que desenvolvemos usando os sensores dielétricos da Cranfield nos permitiram ver o processo in-situ, e também pudemos para verificar a cura da resina.” O uso de todos os seis tipos de sensores descritos abaixo (não uma lista exaustiva, apenas uma pequena seleção de fornecedores também) pode monitorar a cura/polimerização e o fluxo de resina. Alguns sensores têm recursos adicionais e tipos de sensores combinados podem expandir as possibilidades de rastreamento e visualização durante a moldagem de compósitos.Isso foi demonstrado durante o CosiMo, que usou sensores ultrassônicos, dielétricos e piezoresistivos em modo para medições de temperatura e pressão por Kistler (Winterthur, Suíça).
Objetivo nº 3: Reduzir o tempo de ciclo. Os sensores Collo podem medir a uniformidade do epóxi de cura rápida de duas partes, à medida que as partes A e B são misturadas e injetadas durante o RTM e em todos os locais do molde onde esses sensores são colocados. resinas de cura mais rápida para aplicações como Mobilidade Aérea Urbana (UAM), que proporcionariam ciclos de cura mais rápidos em comparação com os epóxis monocomponentes atuais, como o RTM6.
Os sensores Collo também podem monitorar e visualizar o epóxi sendo desgaseificado, injetado e curado, e quando cada processo é concluído. O acabamento da cura e outros processos com base no estado real do material que está sendo processado (versus receitas tradicionais de tempo e temperatura) é chamado de gerenciamento de estado do material. (MSM).Empresas como a AvPro (Norman, Oklahoma, EUA) vêm buscando o MSM há décadas para rastrear mudanças nos materiais e processos das peças, à medida que buscam metas específicas para temperatura de transição vítrea (Tg), viscosidade, polimerização e/ou cristalização .Por exemplo, uma rede de sensores e análise digital em CosiMo foram usadas para determinar o tempo mínimo necessário para aquecer a prensa e o molde RTM e descobriram que 96% da polimerização máxima foi alcançada em 4,5 minutos.
Fornecedores de sensores dielétricos como Lambient Technologies (Cambridge, MA, EUA), Netzsch (Selb, Alemanha) e Synthesites (Uccle, Bélgica) também demonstraram sua capacidade de reduzir tempos de ciclo. Projeto de P&D da Synthesites com fabricantes de compósitos Hutchinson (Paris, França ) e Bombardier Belfast (agora Spirit AeroSystems (Belfast, Irlanda)) relatam que, com base em medições em tempo real de resistência e temperatura da resina, por meio de sua unidade de aquisição de dados Optimold e o software Optiview converte para viscosidade e Tg estimadas. em tempo real, para que possam decidir quando interromper o ciclo de cura”, explica Nikos Pantelelis, Diretor da Synthesites. “Eles não precisam esperar para completar um ciclo de transferência que é mais longo do que o necessário. Por exemplo, o ciclo tradicional para RTM6 é uma cura completa de 2 horas a 180°C. Vimos que isso pode ser reduzido para 70 minutos em algumas geometrias. Isso também foi demonstrado no projeto INNOTOOL 4.0 (consulte “Acelerando o RTM com sensores de fluxo de calor”), onde o uso de um sensor de fluxo de calor encurtou o ciclo de cura do RTM6 de 120 minutos para 90 minutos.
Meta nº 4: Controle de circuito fechado de processos adaptativos.Para o projeto CosiMo, o objetivo final é automatizar o controle de circuito fechado durante a produção de peças compostas.Este também é o objetivo dos projetos ZAero e iComposite 4.0 relatados pela CW em 2020 (30-50% de redução de custos). Observe que estes envolvem processos diferentes – colocação automatizada de fita pré-impregnada (ZAero) e pré-formação de spray de fibra em comparação com T-RTM de alta pressão em CosiMo para RTM com epóxi de cura rápida (iComposite 4.0). desses projetos utilizam sensores com modelos digitais e algoritmos para simular o processo e prever o resultado da peça acabada.
O controle de processo pode ser pensado como uma série de etapas, explicou Sause. O primeiro passo é integrar sensores e equipamentos de processo, disse ele, “para visualizar o que está acontecendo na caixa preta e os parâmetros a serem usados. As outras etapas, talvez metade do controle de circuito fechado, são poder apertar o botão de parada para intervir, ajustar o processo e evitar peças rejeitadas. Como etapa final, você pode desenvolver um gêmeo digital, que pode ser automatizado, mas também requer investimento em métodos de aprendizado de máquina.” Na CosiMo, este investimento permite que sensores alimentem dados no gêmeo digital. A análise Edge (cálculos realizados na borda da linha de produção versus cálculos de um repositório central de dados) é então usada para prever a dinâmica frontal do fluxo, o conteúdo do volume de fibra por pré-forma têxtil e possíveis pontos secos.”Idealmente, você pode estabelecer configurações para permitir controle de circuito fechado e ajuste no processo”, disse Sause.”Isso incluirá parâmetros como pressão de injeção, pressão do molde e temperatura. Você também pode usar essas informações para otimizar seu material.”
Ao fazer isso, as empresas estão usando sensores para automatizar processos. Por exemplo, a Synthesites está trabalhando com seus clientes para integrar sensores com equipamentos para fechar a entrada de resina quando a infusão estiver concluída ou ligar a prensa térmica quando a cura desejada for alcançada.
Järveläinen observa que para determinar qual sensor é melhor para cada caso de uso, “você precisa entender quais mudanças no material e no processo você deseja monitorar e, então, você precisa de um analisador”. Um analisador adquire os dados coletados por um interrogador ou unidade de aquisição de dados. dados brutos e convertê-los em informações utilizáveis pelo fabricante.”Na verdade, você vê muitas empresas integrando sensores, mas elas não fazem nada com os dados”, disse Sause.O que é necessário, explicou ele, é “um sistema de aquisição de dados, bem como uma arquitetura de armazenamento de dados para poder processar os dados.”
“Os usuários finais não querem apenas ver dados brutos”, diz Järveläinen.”Eles querem saber: 'O processo está otimizado?'” Quando o próximo passo pode ser dado?”Para fazer isso, você precisa combinar vários sensores para análise e, em seguida, use o aprendizado de máquina para acelerar o processo.” Essa abordagem de análise de borda e aprendizado de máquina usada pela equipe de Collo e CosiMo pode ser alcançada por meio de mapas de viscosidade, modelos numéricos da frente de fluxo de resina e visualização da capacidade de controlar parâmetros de processo e máquinas.
Optimold é um analisador desenvolvido pela Synthesites para seus sensores dielétricos.Controlado pelo software Optiview da Synthesites, a unidade Optimold usa medições de temperatura e resistência da resina para calcular e exibir gráficos em tempo real para monitorar o status da resina, incluindo proporção de mistura, envelhecimento químico, viscosidade, Tg e grau de cura. sensor de temperatura e amostras de resina/pré-impregnado nesta unidade de análise. “Estamos usando este método de última geração para infusão e cura adesiva para produção de pás de turbinas eólicas”, disse Nikos Pantelelis, Diretor da Synthesites.
Os sistemas de controle de processo Synthesites integram sensores, unidades de aquisição de dados Optiflow e/ou Optimold e software OptiView e/ou Online Resin Status (ORS). Crédito da imagem: Synthesites, editado por The CW
Portanto, a maioria dos fornecedores de sensores desenvolveu seus próprios analisadores, alguns usando aprendizado de máquina e outros não. Mas os fabricantes de compósitos também podem desenvolver seus próprios sistemas personalizados ou comprar instrumentos prontos para uso e modificá-los para atender a necessidades específicas. apenas um fator a considerar. Existem muitos outros.
O contato também é uma consideração importante ao escolher qual sensor usar. O sensor pode precisar estar em contato com o material, o interrogador ou ambos. Por exemplo, sensores de fluxo de calor e ultrassônicos podem ser inseridos em um molde RTM de 1 a 20 mm de distância. a superfície - o monitoramento preciso não requer contato com o material no molde. Os sensores ultrassônicos também podem interrogar peças em diferentes profundidades dependendo da frequência usada. Os sensores eletromagnéticos Collo também podem ler a profundidade de líquidos ou peças - 2-10 cm, dependendo na frequência da interrogação – e através de recipientes ou ferramentas não metálicas em contato com a resina.
No entanto, os microfios magnéticos (ver “Monitoramento sem contato de temperatura e pressão dentro dos compósitos”) são atualmente os únicos sensores capazes de interrogar os compósitos a uma distância de 10 cm. está incorporado no material compósito. O sensor de microfios ThermoPulse da AvPro, incorporado na camada de ligação adesiva, foi interrogado através de um laminado de fibra de carbono de 25 mm de espessura para medir a temperatura durante o processo de colagem. eles não afetam o desempenho do compósito ou da linha de ligação. Em diâmetros ligeiramente maiores de 100-200 mícrons, os sensores de fibra óptica também podem ser incorporados sem degradar as propriedades estruturais. interrogador. Da mesma forma, como os sensores dielétricos usam tensão para medir as propriedades da resina, eles também devem ser conectados a um interrogador e a maioria também deve estar em contato com a resina que estão monitorando.
O sensor Collo Probe (superior) pode ser imerso em líquidos, enquanto a Collo Plate (inferior) é instalada na parede de um recipiente/recipiente de mistura ou tubulação de processo/linha de alimentação. Crédito da imagem: ColloidTek Oy
A capacidade de temperatura do sensor é outra consideração importante. Por exemplo, a maioria dos sensores ultrassônicos disponíveis no mercado normalmente operam em temperaturas de até 150°C, mas as peças em CosiMo precisam ser formadas em temperaturas acima de 200°C. tive que projetar um sensor ultrassônico com essa capacidade. Os sensores dielétricos descartáveis da Lambent podem ser usados em superfícies de peças até 350°C, e seus sensores reutilizáveis no molde podem ser usados até 250°C.RVmagnetics (Kosice, Eslováquia) desenvolveu seu sensor de microfio para materiais compósitos que podem suportar a cura a 500°C. Embora a tecnologia do sensor Collo em si não tenha limite teórico de temperatura, a proteção de vidro temperado para a placa Collo e o novo invólucro de polieteretercetona (PEEK) para a sonda Collo são testados para serviço contínuo a 150°C, de acordo com Järveläinen. Enquanto isso, a PhotonFirst (Alkmaar, Holanda) usou um revestimento de poliimida para fornecer uma temperatura operacional de 350°C para seu sensor de fibra óptica para o projeto SuCoHS, para um ambiente sustentável e econômico. composto eficaz de alta temperatura.
Outro factor a considerar, especialmente para a instalação, é se o sensor mede num único ponto ou se é um sensor linear com múltiplos pontos de detecção. Por exemplo, os sensores de fibra óptica Com&Sens (Eke, Bélgica) podem ter até 100 metros de comprimento e apresentar até até 40 pontos de detecção de rede de Bragg de fibra (FBG) com espaçamento mínimo de 1 cm. Esses sensores têm sido usados para monitoramento de saúde estrutural (SHM) de pontes compostas de 66 metros de comprimento e monitoramento de fluxo de resina durante a infusão de grandes tabuleiros de pontes.Instalação sensores pontuais individuais para tal projeto exigiriam um grande número de sensores e muito tempo de instalação. O NCC e a Cranfield University afirmam vantagens semelhantes para seus sensores dielétricos lineares. Em comparação com sensores dielétricos de ponto único oferecidos pela Lambient, Netzsch e Synthesites, “ Com nosso sensor linear, podemos monitorar continuamente o fluxo de resina ao longo do comprimento, o que reduz significativamente o número de sensores necessários na peça ou ferramenta.”
AFP NLR para sensores de fibra óptica Uma unidade especial é integrada ao 8º canal do cabeçote Coriolis AFP para colocar quatro conjuntos de sensores de fibra óptica em um painel de teste composto reforçado com fibra de carbono de alta temperatura. Crédito da imagem: Projeto SuCoHS, NLR
Sensores lineares também ajudam a automatizar instalações.No projeto SuCoHS, Royal NLR (Dutch Aerospace Centre, Marknesse) desenvolveu uma unidade especial integrada ao 8º canal Automated Fiber Placement (AFP) chefe da Coriolis Composites (Queven, França) para incorporar quatro matrizes ( linhas de fibra óptica separadas), cada uma com 5 a 6 sensores FBG (PhotonFirst oferece um total de 23 sensores), em painéis de teste de fibra de carbono. A RVmagnetics colocou seus sensores de microfios em vergalhões pultrudados de GFRP.”Os fios são descontínuos [1-4 cm longos para a maioria dos microfios compósitos], mas são automaticamente colocados continuamente quando o vergalhão é produzido”, disse Ratislav Varga, cofundador da RVmagnetics. “Você tem um microfio com microfio de 1km. bobinas de filamento e alimentá-las na instalação de produção de vergalhões sem alterar a forma como o vergalhão é feito.” Enquanto isso, a Com&Sens está trabalhando em tecnologia automatizada para incorporar sensores de fibra óptica durante o processo de enrolamento de filamentos em vasos de pressão.
Devido à sua capacidade de conduzir eletricidade, a fibra de carbono pode causar problemas com sensores dielétricos. Os sensores dielétricos usam dois eletrodos colocados próximos um do outro. “Se as fibras conectam os eletrodos, elas provocam um curto-circuito no sensor”, explica o fundador da Lambient, Huan Lee. Nesse caso, use um filtro.”O filtro deixa a resina passar pelos sensores, mas os isola da fibra de carbono.” O sensor dielétrico linear desenvolvido pela Cranfield University e NCC usa uma abordagem diferente, incluindo dois pares trançados de fios de cobre.Quando uma tensão é aplicada, um campo eletromagnético é criado entre os fios, que é usado para medir a impedância da resina.Os fios são revestidos com um polímero isolante que não afeta o campo elétrico, mas evita o curto-circuito da fibra de carbono.
Claro, o custo também é um problema. A Com&Sens afirma que o custo médio por ponto de detecção FBG é de 50-125 euros, que pode cair para cerca de 25-35 euros se usado em lotes (por exemplo, para 100.000 vasos de pressão).(Isto é apenas uma fração da capacidade de produção atual e projetada de vasos de pressão compostos, consulte o artigo de 2021 da CW sobre hidrogênio.) Karapapas da Meggitt diz que recebeu ofertas para linhas de fibra óptica com sensores FBG em média £ 250/sensor (≈300 €/sensor), o interrogador vale cerca de £ 10.000 (€ 12.000). “O sensor dielétrico linear que testamos era mais como um fio revestido que você pode comprar na prateleira”, acrescentou. “O interrogador que usamos”, acrescenta Alex Skordos, leitor ( pesquisador sênior) em Composites Process Science na Cranfield University, “é um analisador de impedância, que é muito preciso e custa pelo menos £ 30.000 [≈ € 36.000], mas o NCC usa um interrogador muito mais simples que consiste basicamente em módulos da empresa comercial Advise Deta [Bedford, Reino Unido].” A Synthesites está cotando € 1.190 para sensores moldados e € 20 para sensores de uso único/parte. Em euros, o Optiflow está cotado a 3.900 euros e o Optimold a 7.200 euros, com descontos crescentes para múltiplas unidades de análise. apoio necessário, disse Pantelelis, acrescentando que os fabricantes de pás eólicas economizam 1,5 horas por ciclo, adicionam pás por linha por mês e reduzem o uso de energia em 20%, com um retorno do investimento de apenas quatro meses.
As empresas que utilizam sensores ganharão uma vantagem à medida que a fabricação digital de compósitos 4.0 evoluir. Por exemplo, diz Grégoire Beauduin, Diretor de Desenvolvimento de Negócios da Com&Sens, “À medida que os fabricantes de vasos de pressão tentam reduzir o peso, o uso de materiais e os custos, eles podem usar nossos sensores para justificar seus projetos e monitorar a produção à medida que atingem os níveis exigidos até 2030. Os mesmos sensores usados para avaliar os níveis de deformação dentro das camadas durante o enrolamento e a cura do filamento também podem monitorar a integridade do tanque durante milhares de ciclos de reabastecimento, prever a manutenção necessária e recertificar no final do projeto vida. Podemos Um conjunto de dados gêmeos digitais é fornecido para cada vaso de pressão composto produzido, e a solução também está sendo desenvolvida para satélites.”
Habilitando gêmeos digitais e threads A Com&Sens está trabalhando com um fabricante de compósitos para usar seus sensores de fibra óptica para permitir o fluxo de dados digitais através do projeto, produção e serviço (à direita) para suportar cartões de identificação digitais que suportam o gêmeo digital de cada peça (à esquerda) fabricada. Crédito da imagem: Com&Sens e Figura 1, “Engineering with Digital Threads” por V. Singh, K. Wilcox.
Assim, os dados dos sensores apoiam o gêmeo digital, bem como o segmento digital que abrange design, produção, operações de serviço e obsolescência. Quando analisados usando inteligência artificial e aprendizado de máquina, esses dados retroalimentam o design e o processamento, melhorando o desempenho e a sustentabilidade. também mudou a forma como as cadeias de abastecimento funcionam em conjunto. Por exemplo, o fabricante de adesivos Kiilto (Tampere, Finlândia) utiliza sensores Collo para ajudar os seus clientes a controlar a proporção dos componentes A, B, etc. agora pode ajustar a composição dos seus adesivos para clientes individuais”, afirma Järveläinen, “mas também permite à Kiilto compreender como as resinas interagem nos processos dos clientes e como os clientes interagem com os seus produtos, o que está a mudar a forma como o fornecimento é feito. As correntes podem trabalhar juntas.”
OPTO-Light usa sensores Kistler, Netzsch e Synthesites para monitorar a cura de peças CFRP de epóxi sobremoldadas termoplásticas. Crédito da imagem: AZL
Os sensores também suportam novas combinações inovadoras de materiais e processos. Descrito no artigo da CW de 2019 sobre o projeto OPTO-Light (consulte “Termosfixos para sobremoldagem termoplástica, ciclo de 2 minutos, uma bateria”), AZL Aachen (Aachen, Alemanha) usa um sistema de duas etapas processo para comprimir horizontalmente um único pré-impregnado de fibra de carbono / epóxi To (UD) e, em seguida, sobremoldado com PA6 reforçado com 30% de fibra de vidro curta. A chave é curar apenas parcialmente o pré-impregnado para que a reatividade restante no epóxi possa permitir a ligação ao termoplástico .AZL usa analisadores Optimold e Netzsch DEA288 Epsilon com sensores dielétricos Synthesites e Netzsch e sensores no molde Kistler e software DataFlow para otimizar a moldagem por injeção. compreender o estado de cura para obter uma boa conexão com a sobremoldagem termoplástica”, explica o engenheiro de pesquisa da AZL, Richard Schares. “No futuro, o processo pode ser adaptativo e inteligente, a rotação do processo é acionada por sinais de sensores.”
No entanto, existe um problema fundamental, diz Järveläinen, “que é a falta de compreensão por parte dos clientes sobre como integrar estes diferentes sensores nos seus processos. A maioria das empresas não possui especialistas em sensores.” Atualmente, o caminho a seguir exige que fabricantes e clientes de sensores troquem informações.Organizações como AZL, DLR (Augsburg, Alemanha) e NCC estão desenvolvendo experiência em multissensores.Sause disse que existem grupos dentro da UNA, bem como spin-off empresas que oferecem integração de sensores e serviços de gêmeos digitais. Ele acrescentou que a rede de produção de IA de Augsburg alugou uma instalação de 7.000 metros quadrados para esse fim, “expandindo o plano de desenvolvimento da CosiMo para um escopo muito amplo, incluindo células de automação interligadas, onde parceiros industriais pode colocar máquinas, executar projetos e aprender como integrar novas soluções de IA.”
Carapappas disse que a demonstração do sensor dielétrico da Meggitt no NCC foi apenas o primeiro passo para isso. “Em última análise, quero monitorar meus processos e fluxos de trabalho e inseri-los em nosso sistema ERP para saber com antecedência quais componentes fabricar, quais pessoas eu precisa e quais materiais solicitar. A automação digital se desenvolve.”
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Horário da postagem: 20 de maio de 2022
