Twarde rozwiązanie problemów obróbki kompozytów
Zaawansowane technologicznie kompozyty znacznie poprawiły wydajność i funkcjonalność elementów samolotów przy jednoczesnym obniżeniu ich masy, zużycia paliwa i emisji. Jednak często kwestionuje się stosowanie procesu utwardzania w ich produkcji ze względu na jego energochłonność i brak odpowiedniej kontroli nad parametrami procesowymi. Dzięki opartemu na wiedzy oprogramowaniu optymalizacyjnemu będącemu efektem prac w ramach finansowanego przez UE projektu OPTO-CLAVE producenci wysokiej jakości kompozytowych elementów konstrukcyjnych mogą używać swoich autoklawów w sposób dużo bardziej efektywny i wydajny. Metody numeryczne opisujące zachowanie materiałów, w tym kinetykę utwardzania stosownych żywic, wraz z nowoczesną metodologią określania temperatury zeszklenia, miały zasadnicze znaczenie dla komponentu identyfikacyjnego tego systemu. Uwzględnia on wymiary autoklawu, geometrię elementu kompozytowego, specyfikację materiału, modele stanu materiału i dane rzeczywistej temperatury z poprzednich przebiegów. Moduł identyfikacyjny systemu wylicza następnie algorytm transferu ciepła dla autoklawu niezbędny w następnym kroku optymalizacji. Model transferu ciepła ma trafić na rynek jako niezależny produkt kierowany do branż lotniczej oraz motoryzacyjnej i wiatrowej. Optymalizacja uwzględnia materiały i ograniczenia procesowe w formie algorytmu optymalizacji krzywej utwardzania, który także ma trafić na rynek jako niezależny produkt. Oprogramowanie DETA-LEARN szacuje również zużycie energii w danym cyklu. Algorytm optymalizacji oblicza alternatywne cykle utwardzania pozwalające skrócić czas obróbki lub zmniejszyć zużycie energii, lub osiągnąć określone właściwości materiału. Projekt OPTO-CLAVE wypracował pakiet optymalizacji procesu ważny dla producentów wysokiej jakości kompozytów, którzy wykorzystują autoklawy do utwardzania żywic. Zastosowanie oprogramowania do produkcji usztywnionych paneli kompozytowych skróciło czas utwardzania o 12% i zużycie energii o 16%. Naukowcy planują zintegrowanie oprogramowania DETA-LEARN z istniejącym i używanym przez partnerów systemem DETA-SCOPE (Dielectric Thermal Analysis & Spectroscopic Evaluation of Polymerisation Reactions — termiczna analiza dielektryczna i spektroskopowa ocena reakcji polimeryzacji). System DETA-SCOPE został opracowany i jest sprzedawany producentom wykorzystującym procesy utwardzania. Połączenie obu rozwiązań zapewni natychmiastową penetrację rynku wśród docelowych grup przemysłowych w sektorach lotniczym, motoryzacyjnym i wiatrowym.
Słowa kluczowe
Proces utwardzania, żywice kompozytowe, przestrzeń powietrzna, elementy samolotów, autoklawy, kinetyka utwardzania, transfer ciepła
