Robotische inspectie van composieten

Engelse wetenschappers onderzoeken robotische en intelligente technologieën bij de inspectie van composietmaterialen.

De onderzoekers hebben een uitgebreide analyse gegeven van robotische technologieën en intelligente methoden die worden gebruikt voor de inspectie van composietmaterialen. Het onderzoek richt zich op het toenemende gebruik van composietmaterialen in industrieën zoals de lucht- en ruimtevaart en de automobielindustrie, en benadrukt de uitdagingen van het waarborgen van materiaalprestaties en -integriteit. Het onderzoek kan geïnteresseerden helpen een dieper begrip te krijgen van robotische en intelligente technologieën die worden toegepast bij de inspectie van composietmaterialen.

Gebruikte methoden

Er zijn aanzienlijke problemen met het behouden van de prestaties en integriteit van het materiaal. Maar het gebruik van composietmaterialen in industrieën zoals de lucht- en ruimtevaart en de automobielindustrie neemt toe. Geavanceerde inspectiemethoden, met name robotische intelligentietechnologieën, zijn aantrekkelijke keuzes geworden vanwege hun geautomatiseerde, nauwkeurige en efficiënte inspectiemogelijkheden. Daarom geven onderzoekers van de University of Liverpool en het Bristol Robotics Lab een overzicht van de technologische integratie van robotica en detectie in composieten.

Door hun prestaties worden composietmaterialen veelvuldig gebruikt in genoemde sectoren en ook elders. Inspectiesystemen kampen hebben echter beperkingen gezien de gevarieerde productieprocessen en unieke geometrieën. Conventionele technieken zoals röntgenbeeldvorming, infraroodthermografie en ultrasoon testen werken in sommige situaties goed, maar zijn niet effectief en niet voldoende geautomatiseerd. Ze voldoen daarmee niet aan de behoeften van bedrijven, omdat ze vaak te veel vertrouwen op handarbeid.

Geavanceerde niet-destructieve testtechnieken gecombineerd met robotische en intelligente besturingstechnologieën hebben de inspectie van composietmaterialen in de richting van automatisering en intelligentie geduwd. Hierdoor zijn er nieuwe manieren om de kwaliteit van ingewikkelde constructies te garanderen.

Beperkingen

Voor het identificeren van delaminatie, holtes en vezelbreuken in meerlagige composietmaterialen worden vaak op golven gebaseerde inspectiemethoden gebruikt, zoals ultrasoon testen. Dergelijke methoden kenmerken zich door hoge gevoeligheid, robuuste penetratie en brede defectdekking. Niettemin hebben deze technieken nadelen bij het verwerken van ingewikkelde interne geometrieën, wat kan resulteren in onnauwkeurige resultaten. Hun automatiseringspotentieel wordt verder beperkt door hun afhankelijkheid van koppelingsmedia en exacte kalibratievereisten.

Aan de andere kant maken contactloze optische technieken zoals infrarood-thermografie een nauwkeurige identificatie van oppervlaktefouten mogelijk. Ook bieden ze snelle reacties en zijn ze geschikt voor automatisering met behulp van robots. Deze methoden zijn echter gevoelig voor externe factoren zoals oppervlaktekenmerken of temperatuurvariaties.

Interne defectdetectie is een sterk punt voor op straling gebaseerde methoden, zoals CT-scans en röntgenfoto's. Zij bieden die een hoge resolutie en nauwkeurige 3D-beeldvorming. Hun integratie met robotsystemen en praktisch gebruik worden echter beperkt door hun hoge kosten en strenge veiligheidsvoorschriften.

Aanvullende methoden

Methoden op basis van zicht, kracht en aanraking bieden aanvullende mogelijkheden voor het beoordelen van het kaliber van composietmaterialen. Kracht- en tactiele sensortechnologieën bieden nauwkeurige data over contactdruk, materiaalvervorming, oppervlakteruwheid en micro-onvolkomenheden. Vision-technieken bieden een economische en efficiënte manier om oppervlaktedefecten te detecteren. In combinatie met robotische apparaten werken deze technieken goed, waardoor nauwkeurige scanning van ingewikkelde oppervlakken en voortdurende monitoring mogelijk is.

Elke technologie vertoont voordelen in verschillende toepassingsscenario's, bekeken door de lens van robotintegratie. De precisie en contactloze aard van op golven gebaseerde en optische technieken maken ze geschikt voor automatisering. Ondanks hun uitstekende resolutie worden op straling gebaseerde methoden beperkt door hun hoge kosten en veiligheidsproblemen. Real-time feedback en efficiëntie zijn beter bij visuele, kracht- en tactiele benaderingen; tactiele en visuele technieken zijn met name eenvoudig te integreren in robotsystemen voor continue detectietaken.

Vooruitblik

Vooruit kijkend zal de integratie en verbetering van deze technologieën de sleutel zijn tot de toekomst van inspectie van composietmaterialen. Inspectiesystemen kunnen een hogere gevoeligheid, aanpasbaarheid en automatiseringsniveaus bereiken door multimodale sensorsystemen, geavanceerde controletechnieken en intelligente algoritmen te integreren.

Om de best mogelijke identificatie van gebreken in composietmaterialen te garanderen, moet de juiste inspectietechniek worden gekozen. Dit moet gebeuren  na zorgvuldige afweging van aspecten zoals gevoeligheid, penetratiediepte, kosten, veiligheid en automatiseringspotentieel. De combinatie van robottechnologie en intelligente inspectietechnieken opent de weg voor een nieuw tijdperk van efficiëntie en nauwkeurigheid voor inspectie van composietmaterialen Deze technieken kunnen sterke ondersteuning bieden voor kwaliteitsborging in sectoren zoals de productie van auto's en vliegtuigen.

De wetenschappelijke publicatie vindt u hier.

Foto: Xiaolong Li, Chao Zeng (University of Liverpool), Zhenyu Lu (Bristol Robotics Laboratory)