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Fraunhofer IPT研究所領(lǐng)銜開發(fā)熱塑性復(fù)合材料管道精確纏繞生產(chǎn)工藝

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2017-06-23  來源:中國復(fù)材展組委會  瀏覽次數(shù):90
核心提示:德國亞琛的Fraunhofer IPT生產(chǎn)技術(shù)研究院,專注于深海管道以及類似壓力容器的生產(chǎn)工藝研發(fā),力圖開發(fā)出與工業(yè)4.0相匹配、具備高度生產(chǎn)靈活性的精確管道生產(chǎn)控制系統(tǒng)。
   在油氣行業(yè)中,管道作為傳輸工具負(fù)責(zé)將油氣從海床運(yùn)送到海平面之上。因?yàn)槁氊?zé)重大,而且每一段管道都必須承受巨大的深海壓力,所以對其性能有著超出常規(guī)的嚴(yán)苛要求。在抵御物理侵襲的同時,深海管道還必須耐受海水的化學(xué)腐蝕。綜合上述硬性指標(biāo),利用纏繞工藝生產(chǎn)的熱塑性纖維增強(qiáng)復(fù)合材料管道成為首選,而如何對纏繞工藝進(jìn)行精準(zhǔn)的控制是一門復(fù)雜的學(xué)問。
 
  在歐盟領(lǐng)導(dǎo)下的研發(fā)項(xiàng)目“AmbliFibre”匯集了13個來自不同國家的合作伙伴,由位于德國亞琛的Fraunhofer IPT生產(chǎn)技術(shù)研究院領(lǐng)銜,專注于深海管道以及類似壓力容器的生產(chǎn)工藝研發(fā),力圖開發(fā)出與工業(yè)4.0相匹配、具備高度生產(chǎn)靈活性的精確管道生產(chǎn)控制系統(tǒng)。

  一切盡在掌控:激光和纏繞系統(tǒng)的同步作業(yè)
 
  在管道纏繞進(jìn)行過程中,激光用于熔化基體材料。它需要在指定的區(qū)域釋放額定的能量。在現(xiàn)有技術(shù)條件下,激光系統(tǒng)和纏繞半成品都處于持續(xù)運(yùn)動中,每分每秒都有大量的數(shù)據(jù)經(jīng)過計(jì)算被傳回控制中心,來保證纏繞作業(yè)的順暢進(jìn)行。正是這些實(shí)時產(chǎn)生的數(shù)據(jù)流,保證了材料既不被過度加熱,又能夠吸收足夠多的能量、充分熔接在一起。
 
  為優(yōu)化各個環(huán)節(jié)的同步能力,需安裝一臺熱成像儀對作業(yè)區(qū)的熱力學(xué)指標(biāo)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控,并交由模擬軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析,進(jìn)而實(shí)時調(diào)控激光系統(tǒng)所釋放的能量值。配合最新研發(fā)的激光器元件,該系統(tǒng)可以對作業(yè)區(qū)域所承受的能量值和能量分布進(jìn)行實(shí)時的精準(zhǔn)控制。與此同時,該系統(tǒng)也對纏繞過程進(jìn)行監(jiān)控,在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下,盡可能優(yōu)化纏繞速率。
 
  質(zhì)量監(jiān)控和實(shí)時反饋
 
  上述控制系統(tǒng)與線上的質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)相連接,將生產(chǎn)狀況通過新開發(fā)的人機(jī)操作界面實(shí)時呈現(xiàn)到技術(shù)人員面前,便于后者做出反饋。必要時,操作者可以緊急中斷作業(yè)的進(jìn)行。通過這種方式,最終產(chǎn)品的質(zhì)量得到了保障,而生產(chǎn)工藝的精確性可以被發(fā)揮到極致。
 
  當(dāng)然,想要這套系統(tǒng)按照設(shè)計(jì)初衷完美地運(yùn)行下去,必須借助便捷的操作界面和強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力。在此前提下,數(shù)據(jù)不斷被導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫進(jìn)行分類、測算和評估。通過分析這些數(shù)據(jù),系統(tǒng)可以調(diào)整運(yùn)作方式,盡可能延長自身的使用壽命,幫助提高產(chǎn)品的使用壽命。
 
  根據(jù)該項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)透露的消息,該系統(tǒng)各個組件的研發(fā)工作已幾近完成。目前,它們正在Fraunhofer IPT研究所內(nèi)與纏繞系統(tǒng)和控制系統(tǒng)進(jìn)行組裝和連接。隨后,項(xiàng)目的參與者將利用這套ambliFibre系統(tǒng)試生產(chǎn)復(fù)合材料管道和壓力容器產(chǎn)品。
 
  該項(xiàng)目成果或?qū)⒒菁坝蜌?、汽車等行業(yè)。尤其是考慮到人們對新能源汽車愈發(fā)增長的興趣,或許還將在氫能源儲罐領(lǐng)域有所作為。
 
  參與該項(xiàng)目的13家合作伙伴名錄如下:
? Fraunhofer Institute for Production Technology IPT, Aachen, Germany (coordinator)
? Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT, Aachen, Germany
? Pultrex Ltd., Manningtree, United Kingdom
? University of Twente, Enschede, the Netherlands
? MACH4 Lab Srl, Cologno Monzese, Italy
? Video Systems Srl, Codroipo, Italy
? New Infrared Technologies S.L., Madrid, Spain
? Ixun Lasertechnik GmbH, Aachen, Germany
? Life Cycle Engineering Srl, Turin, Italy
? HBN-Teknik A/S, Ringsted, Denmark
? GE Oil & Gas UK Ltd., Newcastle upon Tyne, United Kingdom
? Chair of Optical Systems Technologies (TOS), RWTH Aachen University, Aachen, Germany
? Teaching and Research Field for Design and Development of Microsystems (KEmikro), RWTH Aachen University, Aachen, Germany
 
關(guān)鍵詞: 管道
 
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