Forskare från IMDEA Materials Institute och Madrids tekniska universitet (UPM) har utvecklat en innovativ digital tvilling som möjliggör realtidsanalys av tillverkning av kompositmaterial.
Genombrottet presenterades i The International Journal of Advanced Manufacturing Technology i en artikel med titeln En digital tvilling för intelligent tillverkning av strukturella kompositer via flytande formning.
Publikationen är ett verk av IMDEA Materials forskare, Prof. Carlos González och Drs. Joaquín Fernández-León och Keayvan Keramati, tillsammans med Dr. Luis Baumela (UPM).
I artikeln presenterar författarna en digital tvilling för att analysera tillverkningsprocessen av strukturella kompositmaterial med hjälp av hartsöverföringsformning (RTM).
"Såvitt jag förstår är detta den första digitala tvillingen som utformats för att analysera tillverkningsprocessen för ett kompositmaterial", säger medförfattaren Prof. González, chef för forskningsgruppen Structural Composites vid IMDEA Materials.
En digital tvilling är en virtuell modell eller representation av ett objekt, en komponent eller ett system som kan uppdateras genom realtidsdata via sensorer, antingen i själva objektet eller inkorporerat i tillverkningsprocessen.
En flygplanskomponent eller turbin kan till exempel vara utrustad med olika sensorer som är utformade för att övervaka nyckelområden för funktionalitet.
Data som erhålls av dessa sensorer är direkt införlivade i den virtuella modellen, som sedan kan köra simuleringar baserat på den mottagna informationen för att identifiera potentiella materialfel eller prestandaproblem.
Det som dock skiljer den nydesignade digitala tvillingen från liknande applikationer är dess unika fokus på själva tillverkningsprocessen för kompositmaterial, snarare än att vara begränsad till efterproduktionsanalys av tillverkade delar.
Denna proaktiva förmåga möjliggör realtidsoptimeringar och tidig feldetektering, vilket markerar en betydande utveckling inom området för simuleringsassisterad digital tillverkning.
"I den här publikationen är det vi har visat en digital tvilling som kan ge tillverkaren en realtidsbild av materialet genom hela tillverkningsprocessen", förklarar Prof. González.
"Detta tillåter övervakning av hur formen fylls, nivån av porositet i materialet, om det finns hål, etc."
RTM representerar en avancerad teknik inom flytande kompositformning (LCM), kännetecknad av dess förmåga att kostnadseffektivt producera högpresterande kompositmaterialdelar med reducerat tomrumsinnehåll.
Genom att integrera RTM med digital tvillingteknologi underlättas realtidsövervakning och dynamiska justeringar av kritiska processparametrar, såsom insprutningstryck och härdningstid, vilket avsevärt förbättrar både slutproduktens kvalitet och produktionseffektiviteten.
"Nästa steg involverar utvecklingen av en avancerad digital tvilling som gör det möjligt för operatörer att inte bara övervaka produktionsprocessen i detalj, utan också att ingripa direkt i den och tillämpa realtidsjusteringar baserade på prediktiv modellering", säger Dr. Fernández-León .
"Detta kan till exempel inkludera automatisk modifiering av hartsinsprutningstrycket eller formtemperaturen för att förhindra defektbildning, baserat på den prediktiva analysen av den digitala tvillingen, vilket banar väg för mycket optimerad intelligent tillverkning."
Mer information: Joaquín Fernández-León et al, En digital tvilling för smart tillverkning av strukturella kompositer genom flytande formning, The International Journal of Advanced Manufacturing Technology (2024). DOI:10.1007/s00170-023-12637-x
Tillhandahålls av IMDEA Materials
