Crearea de replici digitale ale materialelor

Tehnologii

de Institutul Fraunhofer

Crearea de replici digitale ale materialelor

Pentru conectarea digitală a sistemelor de producție și optimizarea cerințelor specifice materialelor, trebuie să efectuăm măsurări, să analizăm și să multiplicăm schimbările proprietăților materialelor printr-un proces în care sunt create „replici digitale” ale materialelor create. Spațiul de stocare a datelor privind materialele, dezvoltat de cercetătorii Fraunhofer, a pus bazele acestui proces.

Atunci când o piesă finisată părăsește linia de producție, printre primele întrebări puse întotdeauna este următoarea: „Această piesă are toate proprietățile pe care le doresc?” Adesea, chiar și cele mai mici variații ale mediului de producție sunt suficiente pentru a modifica proprietățile materialului unei piese, punând astfel sub semnul întrebării funcționalitatea acesteia. Producătorii evită acest lucru prin inspectarea meticuloasă a mostrelor pe tot parcursul procesului de producție. Dezmembrarea mostrelor pe componente și măsurarea lor separată reprezintă un procedeu deosebit de îndelungat. „Rezultatul procedeului de testare a mostrelor se împarte într-o gamă de sub-grupe diferite, fiecare cu propriile rezultate specifice ale măsurării”, explică dr. Christoph Schweizer, directorul Departamentului de evaluare a materialelor, din centrul Lifetime Concepts a Institutului Fraunhofer IWM pentru Mecanica Materialelor din Freiburg. „Deşi experții pot avea în mintea lor o vedere de ansamblu asupra inter-relațiilor complexe, până acum nu a existat nicio modalitate de a considera diversitatea datelor rezultate și de a le reprezenta într-un format digital coerent.”

O replică digitală pentru fiecare material

Acum, pentru prima dată, cercetătorii Institutului Fraunhofer IWM au dezvoltat o validare a conceptului, care demonstrează că este posibilă reprezentarea digitală a ciclurilor de prelucrare a materialelor cu un spațiu de stocare a datelor privind materialele destinate mostrelor de testare, folosind fabricația aditivă. „Conceptul de spațiu de stocare a datelor ne permite să integrăm orice tip de informație privind materialele într-o rețea digitală - un instrument foarte valoros, în special în contextul Industry 4.0”, spune Schweizer. „Dorim să folosim spațiul de stocare a datelor privind materiale pentru a genera automat o replică digitală pentru fiecare material, care să fie copia fidelă a stării actuale a obiectului fizic examinat.”

Avantajul spațiului de stocare a datelor privind materialele este acela că asigură o vedere de ansamblu rapidă asupra tuturor parametrilor relevanți, spre deosebire de datele anterioare privind diferiți parametri ai materialelor, care erau răspândiți în mai multe baze de date, în formate diferite. Dar adevărata realizare abia acum urmează. „În anii următori, spațiul de stocare a datelor privind materialele poate deveni centrul de comandă a producției. Ori de câte ori calitatea componentelor nu se ridică la nivelul așteptat, o puteți compara cu informațiile referitoare la componentele anterioare, salvate în spațiul de stocare a datelor privind materialele, pentru a determina dacă actuala componentă poate fi folosită, de fapt, sau dacă trebuie respinsă”, spune Schweizer. În viitor, aceste rezultate ar putea fi integrate automat în procesele de luare a deciziilor industriale: ori de câte ori calitatea componentelor este sub nivelul cerut, producția se oprește automat.

Un cadru privind materialele, bazat pe ontologie

Crearea spațiului de stocare a datelor - și gestionarea diversității datelor privind materialele – impune, totodată, un model informațional corespunzător. „În acest caz, modelul reflectă lumea materialelor naturale, unde starea și proprietățile materiale sunt atribuite unor categorii definite”, explică dr. Adham Hashibon, cercetător al proceselor de fabricație în cadrul Institutului Fraunhofer IWM. Cercetătorii se bazează pe un cadru ontologic concentrat pe logică și o ierarhie fixă. Ca să înțelegem, îl putem interpreta ca fiind o rețea socială, la fel ca Facebook. Fiecare persoană de pe Facebook este un nod în rețea. Și, la rândul lor, aceste noduri au propriile asociații, de exemplu, gusturi în materie de muzică. „Ceea ce noi facem este să creăm relații semantice între obiectele materiale individuale și pașii asociaţi de procesare a acestora”, spune Hashibon. Apoi, există și inter-relații între aceste comunități. Ceea ce ar fi o prietenie pe Facebook, în spațiul de stocare a datelor privind materialele este reprezentată prin detalii ale fazelor cronologice ale etapelor de producție sau de lucru, de exemplu „părăsirea procesului de fabricație aditivă” sau „acest laser face parte din procesul de printare 3D”.

Noul demonstrant al componentelor metalice realizate prin fabricația aditivă (menționată anterior) are capacitatea de a genera mostre, de a caracteriza materialele pe care acestea le conțin, de a efectua o analiză ulterioară a datelor și de a determina proprietățile materialelor. Datorită logicii care stă la baza modelului, utilizatorii pot solicita informații extrem de complexe spațiului de stocare a datelor care, pur și simplu, nu ar fi posibile pe baza aceluiași grad de flexibilitate în cazul unei baze de date convenționale. Prin activitatea sa de pionierat, în ceea ce priveşte spațiile de stocare a datelor digitizate, Institutul Fraunhofer IWM aduce o contribuție semnificativă la inițiativele europene privind modelarea materialelor, ca parte a Consiliului european de modelare a materialelor, precum și la Strategia de digitizare a statului german Baden-Württemberg. Pe termen mediu, cercetătorii intenționează să transforme toate funcțiile de administrare a datelor folosite de Institutul Fraunhofer IWM la modelul spațiului de date. În prezent, aceștia caută parteneri colaboratori și utilizatori pilot pentru această aplicaţie, dar și pentru alte aplicații, care vor împărtăși șansa de a modela noi materiale inovatoare.

Spațiile de stocare a datelor pot fi folosite pentru a integra toate tipurile de informații privind materialele în rețelele digitale - un instrument valoros pentru producție în contextul Industry 4.0 (www. fraunhofer.de/en).


Accept cookie

www.ttonline.ro utilizează fişiere de tip cookie pentru a personaliza și îmbunătăți experiența ta pe Website-ul nostru.

Te informăm că ne-am actualizat politicile pentru a integra în acestea și în activitatea curentă a www.ttonline.ro cele mai recente modificări propuse de Regulamentul (UE) 2016/679 privind protecția persoanelor fizice în ceea ce privește prelucrarea datelor cu caracter personal și privind libera
circulație a acestor date. Înainte de a continua navigarea pe Website-ul nostru, te rugăm să aloci timpul necesar pentru a citi și înțelege conținutul Politicii de Cookie.

Prin continuarea navigării pe Website-ul nostru confirmi acceptarea utilizării fişierelor de tip cookie conform Politicii de Cookie. Îți mulțumim pentru acest accept și nu uita totuși că poți modifica în orice moment setările acestor fişiere cookie urmând instrucțiunile din Politica de Cookie.