VUB ontwikkelt actief monitoringsysteem voor zwaarbelaste componenten

Onderzoekers aan de Vrije Universiteit Brussel (VUB) hebben een actief monitoringsysteem ontwikkeld dat de ‘gezondheid’ van structurele componenten bewaakt. Dit kan gebruikt worden bij zwaarbelaste 3D geprinte onderdelen. Op Machineering 2019 presenteert de universiteit dit effective Structural Health Monitoring (eSHM) systeem, samen met een concept voor een hybride AM machine.

Het effective Structural Health Monitoring (eSHM) waarschuwt actief wanneer vermoeiing optreedt. In het materiaal wordt op kritische plaatsen een capillair voorzien tijdens het 3D printen. Dit wordt vacuüm gezogen of onder druk gevuld. Aan de buitenkant wordt een druksensor geplaatst. Zodra deze een drukverlies in het capillair signaleert, duidt dit op de aanwezigheid van scheuren in het materiaal die uiteindelijk tot breuk zullen leiden. Dit kan dus gedetecteerd worden voordat er problemen ontstaan.

VUB presenteert eSHM systeem op Machineering 2019

Oplossing voor moeilijke certificering

De Brusselse onderzoekers hebben het systeem ontwikkeld (en inmiddels getest) om 3D printen van belaste structurele componenten beter mogelijk te maken. Julien Ertveldt van de VUB: “Voor zwaarbelaste onderdelen is certificering een probleem, omdat we geen garantie kunnen geven op basis van ervaringen die de industrie bijvoorbeeld wel heeft met gesmede stukken. Dit eSHM systeem maakt de onderdelen smart.” Tijdens onderhoudsinspecties kunnen de druksensoren eenvoudig uitgelezen worden. De sensoren kunnen ook continu uitgelezen worden.

Closed loop besturing

Behalve dit actief monitoringsysteem heeft het onderzoeksteam ook een closed-loop controle systeem voor het printproces ontwikkeld, samen met Cenaero. Op basis van de kennis in het experimenteel modelleren en metingen hebben de onderzoekers daarnaast een Melt Pool Monitoring systeem ontwikkeld. Met een high speed camera neemt men tot 4.000 beelden per seconde van het smeltbad. Door een wiskundig model te koppelen aan het monitoringsysteem ontwikkelden ze een closed-loop besturingssysteem voor de eigen ontworpen machine. Het closed-loop controle systeem is reeds getest.

Hybride machine bouwen

Voor verdere testen samen met partners uit de industrie bouwen de onderzoekers momenteel hun eigen hybridemachine, omdat het realtime bijsturen van zaken als poedertoevoer, gasstroom en laservermogen dan gemakkelijker is. In samenwerking met de KU Leuven, binnen het HyLaForm project (Hybrid Laser-based additive – subtractive research platform), streven ze naar het printen van componenten met een hogere precisie  vanuit één geïntegreerde machine. Het simulatieconcept is al getest. De validatie moet nog gebeuren.  Michaël Hinderdael, post-doctoraal onderzoeker aan de VUB: “We zijn momenteel volop in voorbereiding met de eerste industriële partners voor het opzetten van proof-of-concepts. Aangezien we momenteel ook ons team verder willen uitbreiden hopen we in de nabije toekomst het aantal demonstrator projecten zowel op vlak van het 3D printen op onze machine, als voor het eSHM concept, verder uit te bereiden.”

Machineering vindt van 27 – 29 maart plaats in Expo Brussel. De Vrije Universiteit Brussel staat op het 3D printplein van Flam 3D. Op donderdag 28 maart is er om 15.00 uur een presentatie over hybrid manufacturing.  Klik voor gratis toegangskaarten hier