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production 5G aérospatiale reliée au réseau

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Dans une coopération avec Ericsson, Fraunhofer IPT à Aix-la-Chapelle développe l'avenir de la technologie de production aérospatiale sans fil : la conception de processus adaptative dans le prototypage aérospatial a permis par 5G.

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Quand il s'agit de derniers éléments de moteur aériens, la technologie de production d'aujourd'hui est déjà contestée quand il s'agit de répondre aux exigences au sujet de l'exactitude, de la sécurité composante et des processus de fabrication d'efficacité en série.

En particulier, les lames à parois minces et fortement tordues des dernières conceptions de blisk exigent un processus et un niveau élevé de fraisage extrêmement stables du processus prévoyant d'éviter la vibration de la lame pendant le fraisage pour éviter des défauts extérieurs inacceptables, faisant ce le processus le plus critique dans la production de blisk. En dépit de tous ces défis étant rencontrés pour les géométries actuelles, les futures conceptions de blisk évoluent toujours et dépasseront bientôt les capacités des systèmes de production d'aujourd'hui.

Technologie des sondes futée

La stratégie habituelle pour créer un processus de fraisage pour une nouvelle géométrie de blisk est en grande partie

basé sur le test et erreur, le rendant inefficace, long et dépendant de l'expérience du travailleur. En plus, ceci fait le coût et la durée de cette phase même moins prévisible.

Pour éviter toutes ces incertitudes, l'approche suivie d'IPT, en coopération avec Ericsson, est basée sur des données vivantes en temps réel rassemblées des capteurs intelligents et du système de commande numérique. En combination avec des simulations d'objet, ces données donnent une analyse exclusive dans ce qui se produit vraiment au point de contact entre l'astuce de l'outil de coupe et la surface composante.

Pour permettre la surveillance de ce secteur de processus le plus important, l'objet lui-même est équipé d'un senseur intelligent sans fil qui détecte le statut de processus actuel de stabilité. Ce capteur intelligent capture des vibrations d'objet utilisant un capteur miniature d'accélération directement attaché à la surface du composant comme montrée au-dessus de (Fig.1). L'électronique à piles d'évaluation et un module sans fil de la transmission 5G ont enfermé dans un logement IP68 imperméable pour permettre pour avoir l'unité entière à l'intérieur de la fraiseuse et attachée à l'objet pendant le processus de fraisage entier du blisk. Le système de capteur transmet des niveaux de vibration dans une plage de fréquence jusqu'à 10kHz à un système de récepteur en dehors de la machine pour l'analytics de données et la détermination suivants de la stabilité de processus.

5G pour la production

Les technologies de transmission sans fil sont répandues à travers beaucoup de champs d'application. Dans l'industrie, ces applications sont en grande partie limitées aux utilisations non critiques sans des questions de sécurité, de bas débits et aucune contraintes de difficulté. Pour fabriquer et à régulation de processus des produits complexes tels que des blisks, les conditions de transmission sont beaucoup plus hautes. La synchronisation, la fiabilité et les débits de transmission élevés de données sont cruciaux quand il s'agit de systèmes de contrôle et surveillance de processus en circuit fermé sans fil de haute précision.

Où la plupart des technologies standard comme Wi-Fi, Bluetooth, ZigBee, échouer etc., la future norme 5G de communication mobile offre une latence de 1ms ou de moins en combination avec jusqu'à la sortie 10Gbit/s. Dans sa phase finale, une fois une infrastructure globale a été déployée et l'appui à multiniveaux de dispositif mis en application, 5G sera un réseau global avec les caractéristiques mentionnées ci-dessus, représentant une solution universelle pour des applications reliées au niveau d'atelier, la logistique, le cheminement et les combinaisons de ces derniers. Rendre cette technologie disponible et explorer des cas très réduits industriels et fiables d'utilisation de latence dans un vrai environnement de production est l'objectif principal d'IPT et de coopération d'Ericsson.

Le projet de fraisage de blisk est le premier des procès multiples actuellement étant explorés sur l'ouvrier d'IPT équipé par 5G à Aix-la-Chapelle, utilisant le seul système 5G precommercial dans un environnement de production dans le monde entier fourni par Ericsson. Avec cette combinaison unique de l'équipement 5G et des machines de fabrication complètes, Fraunhofer IPT est capable de fournir à des associés de diverses industries et à des champs de recherches un banc d'essai unique (Fig.2) pour réaliser de nombreuses applications sans fil industrielles.

À régulation de processus adaptatif

Après avoir sans fil acquis l'information de vibration directement du processus, l'évaluation et le traitement sont les prochaines étapes logiques vers une conception de processus optimisée et stable, où la lame n'active pas aux fréquences de résonance (eigenmodes). Avec une extraction continue des données du même rang de machine du système de contrôle de la machine, les données de capteur peuvent maintenant être liées avec l'emplacement sur la surface de la partie où elles ont été capturées.

À l'aide de ces données dans l'espace résolues de vibration, en combination avec les données de simulation de la lame, une stratégie avec précision travaillée de contrôle peut être dérivée. Prenant la stabilité de processus actuelle du capteur, l'emplacement d'outil de la commande numérique et les données de simulation comme entrée, un algorithme de contrôle peut calculer la vitesse optima d'axe en ce qui concerne le vrai statut d'objet et son comportement constamment changeant. La rétroaction de cette information à la commande numérique ferme finalement la boucle. Avec les données de simulation comme information générale sur le comportement de la partie, des fréquences critiques peuvent effectivement être évitées dans un contrôle de boucle bloquée en ligne pendant qu'elles obtiennent détectées.

Blisk jumeau et relié de Digital

Tandis que le contrôle de processus est important pendant la fabrication, la documentation demeure une tâche continue durant toute la vie entière d'une pièce, s'étendant des données de CFAO, des données de fabrication et des données de métrologie aux données opérationnelles et aux données d'entretien. Cette documentation est exigée par loi, cause une énorme charge de travail et, dans la plupart des cas, est faite manuellement par le travailleur étant responsable des processus actuels. L'application de la connectivité de données à toutes ces étapes permet la prochaine étape importante importante vers l'aspect le plus central de l'industrie 4,0 ; données intégrées et centralisées en combination avec sa disponibilité à tous les systèmes et utilisateurs reliés au réseau de client.

Le “jumeau de Digital” (Fig.3) d'un composant, d'une assemblée ou d'un moteur aérien entier combine toutes ces données. L'automation de cette collecte de données exige les dispositifs fortement intégrés de capteur avec des capacités de prétraitement avancées et une interface sans fil universelle de données. 5G incarne exactement cette interface, un réseau global approprié à toutes sortes de systèmes par acquisition de données s'étendant de basses applications de capteur et de contrôle de latence aux données statistiques à long terme à fort débit.

Pour de futurs moteurs aériens, ceci sera réalisé par les dispositifs haut-intégrés qui combinent des capteurs, le prétraitement, le stockage de données, des modules de communication et des systèmes d'approvisionnement énergétique efficaces. Des dispositifs comme ceci seront fortement rendus robustes pour résister aux conditions environnementales extrêmes à l'intérieur d'un moteur aérien, qui leur permettent d'être incluses dans le composant durant toute sa vie entière.

Le jumeau numérique permettra une meilleure compréhension de ce qui s'est produite pendant la fabrication d'une cloison en cas de défaut ou d'échec, la raison de ceci peut être tracé à son origine afin d'éliminer le problème et l'empêcher à l'avenir. Lors du fonctionnement, les données rassemblées seront essentielles pour déterminer la santé du composant ou pour porter le statut et pour programmer les prochaines tâches d'entretien en conséquence. En conclusion, la collection des données en résultant d'entretien sera une entrée importante pour la prochaine génération de la conception de blisk, basée sur la nouvelles information et analyses autorisées par 5G.