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国际新闻

Fraunhofer IPT研究所领衔开发热塑性复合材料管道精确缠绕生产工艺
来源:中国复材展组组委会  2017-06-20 17:04:36
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原文:http://www.chinacompositesexpo.com/cn/news.php?show=detail&c_id=244&news_id=4989  在油气行业中,管道作为传输工具负责将油气从海床运送到海平面之上。因为职责重大,而且每一段管道都必须承受巨大的深海压力,所以对其性能有着超出常规的严苛要求。在抵御物理侵袭的同时,深海管道还必须耐受海水的化学腐蚀。综合上述硬性指标,利用缠绕工艺生产的热塑性纤维增强复合材料管道成为不二的首选,而如何对缠绕工艺进行精准的控制是一门复杂的学问。

在欧盟领导下的研发项目“AmbliFibre”汇集了13个来自不同国家的合作伙伴,由位于德国亚琛的Fraunhofer IPT生产技术研究院领衔,专注于深海管道以及类似压力容器的生产工艺研发,力图开发出与工业4.0相匹配、具备高度生产灵活性的精确管道生产控制系统。


  一切尽在掌控:激光和缠绕系统的同步作业
在管道缠绕进行过程中,激光负责熔化基体材料。它需要在指定的区域释放额定的能量。在现有技术条件下,激光系统和缠绕半成品都处于持续运动中,每分每秒都有大量的数据经过计算被传回控制中心,来保证缠绕作业的顺畅进行。正是这些实时产生的数据流,保证了材料既不被加热过度,又能够吸收足够多的能量、充分熔接在一起。

为优化各个环节的同步能力,需安装一台热成像仪对作业区的热力学指标进行实时监控,并交由模拟软件进行数据分析,进而实时调控激光系统所释放的能量值。配合最新研发的激光器元件,该系统可以对作业区域所承受的能量值和能量分布进行实时的精准控制。与此同时,该系统也对缠绕过程进行监控,在保证产品质量的前提下,尽可能优化缠绕速率。

  质量监控和实时反馈

上述控制系统与线上的质量监控系统相连接,将生产状况通过新开发的人机操作界面实时呈现到技术人员面前,便于后者做出反馈。必要时,操作者可以紧急中断作业的进行。通过这种方式,最终产品的质量得到了保障,而生产工艺的精确性可以被发挥到极致。

当然,想要这套系统按照设计初衷完美地运行下去,必须借助便捷的操作界面和强大的数据处理能力。在此前提下,数据不断被导入数据库进行分类、测算和评估。通过分析这些数据,系统可以调整运作方式,尽可能延长自身的使用寿命,帮助提高产品的使用寿命。

根据该项目团队透露的消息,该系统各个组件的研发工作已几近完成。目前,它们正在Fraunhofer IPT研究所内与缠绕系统和控制系统进行组装和连接。随后,项目的参与者将利用这套ambliFibre系统试生产复合材料管道和压力容器产品。

该项目成果或将惠及油气、汽车等行业。尤其是考虑到人们对新能源汽车愈发增长的兴趣,或许还将在氢能源储罐领域有所作为。

参与该项目的13家合作伙伴名录如下:
 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

文章来源:http://www.chinacompositesexpo.com/cn/news.php?show=detail&c_id=244&news_id=4989