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5G网络与航空发动机整体叶盘制造

2019-07-25 来源:ag6
全体叶盘5G解决计划是瑞典爱立信公司参加的5G欧洲计划立异项目之一。该计划为5G供给了清晰的商业时机,经过5G解决计划应对出产应战,全体叶盘制作以及整个航空发动机职业都能够取得报答。

5G传感器衔接到铣床中的部件上

全体叶盘

Fraunhofer IPT车间的5G实验台

元件、体系或整个航空发动机的 数字孪生 结合了一切这些数据

工件自身配备了一个无线智能传感器,可检测当时的进程安稳状况

全体叶盘5G解决计划是瑞典爱立信公司参加的5G欧洲计划立异项目之一。该计划为5G供给了清晰的商业时机,经过5G解决计划应对出产应战,全体叶盘制作以及整个航空发动机职业都能够取得报答。

时机

经过智能传感器和实时传输完结衔接,有时机改进制作流程。仅这些技能的优点就证明在工厂中设备私有企业蜂窝网络是合理的,而且价值潜力巨大。一旦建立了5G网络,就能够完结真实的主动化工厂。能够经过一个标准化网络办理一系列衔接的设备,如机器、传感器、资料和机器人,并根据需求分配正确的推迟和带宽。这是运营商最大的时机地点。

关于最新的航空发动机部件,当触及满意系列出产进程中精度、部件安全性和功率的要求时,当今的出产技能现已遭到应战。特别是,现在的新式全体叶盘规划中的薄壁和高歪曲叶片需求极端安稳的铣削工艺和高度杂乱的工艺规划,以防止在铣削进程中叶片振荡而发作不行承受的外表缺点,这使其成为全体叶盘制作中最要害的工艺流程。尽管当时的几许形状现已简直克服了一切这些应战,但未来的全体叶盘规划仍在不断发展,而且很快将逾越当今出产体系的功用。

现在全体叶盘加工面对的一大问题便是加工进程很难监测其质量,这意味着在切削完结之前不知道终究成果。现在全体叶盘铣削进程能够继续一整天乃至能够到达100小时或更长时刻,而且返工率一般高达25%,总出产时刻很长。因而经过实时监控进程能够发现铣削问题,例如影响终究成果的振荡现象,然后,该数据可用于当即优化铣削进程,然后削减返工的次数。这种前期检测也将明显削减毛病检测相关的本钱。

解决计划

德国Aachen的Fraunhofer IPT于2019年开端与爱立信协作开发经过5G完结航空航天原型规划的自适应工艺规划。Fraunhofer IPT项目测验了全体叶盘出产进程的主动化出产、监控和实时操控,经过向体系引进人工智能来辨认能够进行改进的问题和范畴。该项目规划了一个演示解决计划的成熟度模型。

由于当时的4G技能不能支撑这种解决计划,因而5G是要害。5G在这个事例中的首要优势是它能够供给非常低、安稳和可猜测的推迟。关于实时操控,传感器的信息需求在1毫秒内处理。5G技能能够经过供给这种低推迟功用来完结操控环路,然后使其能够在全体叶盘出产中运用。微型传感器和5G通讯模块关于无线数据搜集和此类情况的通讯功用也至关重要。5G的引进还将带来更严格操控的监控功用,这意味着能够一直监控要害传感器的功用。

为一种新的叶盘几许体规划铣削进程的一般战略是根据重复实验,这种办法低效、耗时并依赖于工人的经历。此外,这使得该阶段的本钱和继续时刻更不行猜测。

为了防止一切这些不确认性,IPT与爱立信协作选用的办法根据从智能传感器和机器操控体系搜集的实时数据。结合工件模仿,该数据能够共同别了解切削刀具顶级与零件外表之间接触点的实践情况。

为了监控这个最重要的进程,工件自身配备了一个无线智能传感器,能够检测当时的进程安稳状况。该智能传感器运用直接衔接到组件外表的微型加速度传感器捕获工件振荡。用来监测以及无线5G传输的模块封装在IP68防水外壳中,能够在整个铣削进程中将整个设备放在铣床内并衔接到工件上。传感器体系将频率规模高达10kHz的振荡信号传输到机器外部的接收器体系,以进行后续数据剖析和确认进程安稳性。

5G用于出产

全体叶盘铣削项目是现在正在Aachen 5G配备的IPT车间进行的多项实验中的第一项,运用爱立信供给的全球出产环境中仅有的预商用5G体系。凭仗5G设备和归纳制作机械的共同组合,Fraunhofer IPT能够为各职业和研讨范畴的协作伙伴供给共同的测验渠道,以完结很多工业无线运用。

在直接长途从进程获取振荡信息之后,评价和处理是优化和安稳进程规划的下一个逻辑进程,意图是为了让叶片不以共振频率状况作业。从机器的操控体系接连提取的刀头坐标数据、传感器数据现在能够与工件外表上的作业方位彼此相关。

经过运用这种空间分辩的振荡数据,结合叶片的模仿数据,能够导出准确认制的操控战略。从传感器的当时进程安稳性、机床操控的刀具方位和模仿数据作为输入,操控算法能够核算相关于实践工件状况及其不断改动的行为的最佳主轴速度。将此信息反馈给机器操控器终究构成闭环。使用模仿数据作为零件行为的布景信息,能够在检测到在线闭环操控时有效地防止振荡导致中止发作的频率。

尽管进程监督和操控在制作进程中非常重要,但在CAD/CAM数据、制作数据和计量数据、运转数据和保护数据的整个生命周期内,纸质文档仍然是一项需求继续的作业。法令要求需求这些相关文档作为证明,这导致巨大的作业量,在大多数情况下,这些文档编辑作业由担任当时流程的作业人员手动完结。将数据衔接运用于一切这些阶段,能够完结 工业4.0 最中心的下一个重要里程碑:将集成化的数据与一切联网客户端体系和用户可用性相结合。

元件、体系或整个航空发动机的 Digital Twin 组合了一切这些数据。该数据搜集的主动化要求高度集成的传感器设备具有先进的预处理功用和通用无线数据接口。5G正是这个渠道,一个适用于从低推迟传感器和操控运用到大批量长时刻统计数据搜集体系的全球网络。

经济价值改进

全体叶盘出产经济性的潜力非常高,这个项目是在向工厂车间引进高功用衔接时完结全新价值的一个有启发性的例子。今日全体叶盘的返工率约为25%,这意味着每4个全体叶盘中有1个需求从头加工。鉴于其高本钱,返工率的任何下降都具有重要价值。假如经过主动化加工能够使返工率从25%下降到15%,则机器作业时刻将削减,这能够转化为每个全体叶盘3600欧元机器本钱的下降。

全体叶盘的商场正在不断增加。一家典型的全体叶盘工厂每天出产40个全体叶盘,经过5G完结的实时监控和操控每年可节省2700万欧元。假设在全球规模内每年出产100000个全体叶盘,这意味着现在全体叶盘能够发作的额定出产价值每年约为3.6亿欧元,尽管这是一项重要的金属加工事务,但仍然只占全球金属加工总量的一小部分。

改动文娱、通讯和交通的5G网络或许还需求数年时刻,但在制作业,这项技能现已发挥了效果。下一代5G网络能够比4G快100倍,使设备和服务器之间的通讯速度更快。这些网络能够非常快捷地设备在工厂等相对较小的区域。速度、实用性和潜在本钱节省的结合促进工厂操作员测验5G,其成果是活跃的,这表明该技能或许会在智能手机和其他消费产品之前广泛用于工厂。



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