Zautomatyzowana ocena stanu materiałów kompozytowych w strukturze pojazdów
Materiały kompozytowe, takie jak tworzywa sztuczne wzmocnione włóknami szklanymi lub węglowymi, są coraz powszechniej stosowane w przemyśle samochodowym i kolejowym. Uszkodzenia i naprawy tego rodzaju materiałów mogą spowodować poważne zakłócenia w obrębie świadczonych usług, jednak rozwój technik badań nieniszczących przebiegał do tej pory stosunkowo powoli. W ramach finansowanego przez UE projektu COMPAIR (Continuous health monitoring and non-destructive assessment of composites and composite repairs on surface transport applications) opracowano nowy system służący do nieniszczącego monitorowania stanu. System dokonuje oceny stanu materiałów kompozytowych i przebiegu napraw w pojazdach naziemnych. Zastosowanie to obejmuje nie tylko pojazdy kołowe i szynowe, lecz także statki morskie. Do osiągnięć projektu można zaliczyć opracowanie mobilnego, zautomatyzowanego skanera, który jest w stanie w krótkim czasie ocenić stan techniczny zamontowanych w pojeździe paneli kompozytowych. Praca urządzenia polega na rejestrowaniu obrazów paneli w nieruchomych pociągach lub samochodach ciężarowych. Głowica skanera sprawdza stan tworzyw sztucznych wzmocnionych włóknami szklanymi, wykorzystując w tym celu bliską podczerwień i kamerę marki Basler. Z kolei tworzywa sztuczne wzmocnione włóknami węglowymi poddawane są kontroli z wykorzystaniem termografii stanów nieustalonych oraz skierowanej do przodu kamery termograficznej. W ten oto sposób głowica skanera ustala skład badanych materiałów. W celu zapewnienia płynnej i niezawodnej pracy urządzenia, skaner współpracuje z opracowanym w ramach projektu oprogramowaniem sterującym. Compair – bo tak właśnie nazwano nowe oprogramowanie – zawiera kryteria pozwalające określić, czy skanowane materiały nadają się do dalszej eksploatacji. Dodatkowo program Compair nieustannie utrzymuje głowicę pod odpowiednim kątem względem skanowanych powierzchni i jest w stanie prawidłowo dostosować jej położenie nawet względem paneli profilowanych. Oprogramowanie łączy również poszczególne dane zarejestrowane przez kamery w jeden obraz, który wskazuje operatorowi ewentualne wady. Badacze opracowali metodę umożliwiającą monitorowanie stanu materiałów kompozytowych w czasie rzeczywistym. Metoda ta stanowi połączenie technik emisji akustycznej i ultradźwiękowych fal prowadzonych dalekiego zasięgu. Wykorzystanie obu technik pozwala na wykrywanie i wskazywanie w strukturze materiałów kompozytowych subtelnych zmian powstałych w wyniku nadmiernego obciążenia lub wygięcia. Oprogramowanie zdolne do rozpoznawania wzorców wskazuje umiejscowienie wady na podstawie dopuszczalnych wartości progowych. Próby terenowe dowiodły skuteczności opracowanego systemu. Inne działania podjęte przez zespół projektowy obejmowały obszerną analizę rynku, której efektem było stworzenie strategii rynkowej. Przygotowano również instrukcję obsługi zawierającą wytyczne dotyczące najlepszych praktyk w zakresie użytkowania produktu. System opracowany dzięki inicjatywie COMPAIR umożliwi monitorowanie wykonanych z materiałów kompozytowych komponentów w różnego rodzaju pojazdach na miejscu, dostarczając wyników w czasie rzeczywistym. Pozwoli to na wczesne wykrywanie usterek przy minimalnym zakłóceniu usług transportowych.
Słowa kluczowe
Materiały kompozytowe, zautomatyzowany skaner, COMPAIR, monitorowanie stanu, ocena w drodze badań nieniszczących
