Naar een nieuwe generatie machines en mechatronische systemen Overzicht vertaalonderzoeken 2011-2014 16.06.15 1
Hoognauwkeurige externe feeder voor printsysteem Benes Drijfveer: evolutie naar grotere panelen in de grafische sector is een marktopportuniteit voor externe feedersystemen voor printers Uitdaging: performant feedersysteem ontwerpen dat integreerbaar is in een printeroplossing zonder impact op de software en hardware van de printer 16.06.15 2
Hoognauwkeurige externe feeder voor printsysteem Benes Aanpak: systematische ontwerpaanpak Conceptgeneratie Detailontwerp, sturing en implementatie met dspic rapid prototyping platform Resultaat: Ontwerpconcept dat aan de vereisten voldoet. Proofof-concept gebouwd en succesvol geëvalueerd 16.06.15 3
Evaluatie elektrische energieopslag voor een voertuig Bluways Drijfveer: haalbaarheid en ontwerp van een energieopslagsysteem voor een voertuig Uitdaging: wat is de ideale opslagtechnologie en het optimale energiemanagement voor deze toepassing? Supermagnetische energieopslag (SMES) Lithium-ion supercondensatoren Vliegwiel 16.06.15 4
Energieverlies per cyclus Evaluatie elektrische energieopslag voor een voertuig Bluways Aanpak: systematische ontwerpaanpak Dimensionering van componenten en topologie met behulp van Matlab/Simulink model Bepaling en evaluatie controlestrategie Evaluatie kosten-baten Vergelijking opslagtechnologieën magnetische opslag vliegwielen lithium condensatoren Amplitude belasting Resultaat: ingeschatte haalbaarheid en rendabiliteit van gedimensioneerde oplossing. Reductie energieverbruik met 40% 16.06.15 5
Modellering van een sproeikop AutoJet Technologies Drijfveer: nauwkeurige debietregeling en reductie van calibratietijd realiseren met bestaande sproeikoptechnologie Uitdaging: invloed van veranderlijke bedrijfscondities en interne werking sproeikop in rekening kunnen brengen 16.06.15 6
Modellering van een sproeikop AutoJet Technologies Aanpak: fysisch-gebaseerde modellering van een sproeikop Elektromechanische en hydraulische modellering Implementatie model in Matlab Simscape Calibratie van het model met meetdata Meetdata Model 1 Model 2 Model 3 Calibratie model Resultaat: numeriek simulatiemodel en aanbevelingen voor verdere validatie en toepassing 16.06.15 7
Geluidsarme koeltorens Baltimore Aircoil Drijfveer: wat is het potentieel om de geluidsafstraling van open koeltorens te verminderen? Uitdaging: juist meten en inschatten van potentiële geluidsreductie 16.06.15 8
Air Inlet Side Geluidsarme koeltorens Baltimore Aircoil Aanpak: experimentele en numerieke geluidsstudie meting geluidsbronnen en geluidsspectrum in kaart brengen geluid reducerende maatregelen numerieke schatting van akoestische dempingscapaciteit Spatial Sound Pressure Level [dba] 64 62 60 58 56 54 52 15 10 5 0 15 Sound Power Unit: Lw = 90 dba 10 5 0-5 -10 Unit End Side - Hemisphere radius 15m Resultaat: kennisopbouw rond akoestiek en geluidsreductie van open koeltorens -15 0 5 10 15 16.06.15 9
Lerende controle voor draadwinder Bekaert Drijfveer: productieonderbreking en materiaalverlies door draadbreuk vermijden bij het winden van staaldraad Uitdaging: het optreden van bulten/dalen, die breuk veroorzaken, vermijden bij de omkeerpunten; dit lukt niet met conventionele PID controle v in BULT θ x DAL r ω TU 16.06.15 10
Lerende controle voor draadwinder Bekaert Aanpak: lerende controle toepassen die de omkeerpunten tijdens het wikkelen aanpast aan de variabele werkomstandigheden. Ontwikkeling reinforcement learning algoritme en automatische C/C++ code generatie via Matlab zelflerende controller actie evolutie van afwijking van profieldikte vast keerpunt willekeurig keerpunt reinforcement learning beloning Resultaat: succesvol geïntegreerd in industriële controller van een draadwinder Minder ad hoc tuning nodig Minder materiaalverlies en operatorhandelingen dan bij klassieke, niet-lerende regelaar 16.06.15 11
Evaluatie actuatorconcepten wisarm Bosch Drijfveer: wat is het meest geschikte actuatorconcept voor een wisarm? Uitdaging: de actuator moet voldoen aan de dynamische vereisten, passen in een beperkt volume en low cost zijn 16.06.15 12
Evaluatie actuatorconcepten wisarm Bosch Aanpak: evaluatie van actuatorconcepten volgens systematische ontwerpaanpak Verschillende actuatorconcepten, vb. series-elastic actuator Controleprincipes Kinematische/dynamische berekeningen in Matlab Actuatorselectie fabrikanten Series-elastic actuator Resultaat: vergelijking van potentiële actuatorconcepten volgens criteria (performantie, inbouw, prijs, complexiteit) 16.06.15 13
Energie-efficiënte regeling hybride aandrijflijn Punch Powertrain Drijfveer: verlaging brandstofverbruik van een hybride aandrijflijn door intelligente regeling Uitdaging: complexer aandrijfsysteem vraagt superviserend energiemanagement; wanneer opslag en wanneer benutting van energie? 16.06.15 14
Energie-efficiënte regeling hybride aandrijflijn Punch Powertrain Aanpak: modelgebaseerde ontwikkeling optimale en real-time controlestrategie Opstellen van een model voor de hybride aandrijflijn Bepaling optimale controlestrategie met dynamisch programmeren en ontwikkeling online regelstrategie Resultaat: reductie brandstofverbruik van 17% aangetoond met optimale controle. Benaderende online regeling geëvalueerd 16.06.15 15
Modellering gaskwaliteit water elektrolyser Hydrogenics Drijfveer: de gaszuiverheid verhogen door een verbeterd ontwerp van de installatie i.p.v. door nafilteren van de gassen Uitdaging: oorzaken van wederzijdse contaminatie van geproduceerde gasfracties in kaart brengen in de tweefase-stromingen doorheen de installatie 16.06.15 16
Modellering gaskwaliteit water elektrolyser Hydrogenics Aanpak: systeemgedrag bestuderen aan de hand van 2D numerieke stromingssimulatie van de twee-fase-stroming in één elektrolyse cel in samenwerking met Von Karman Instituut cell stack stromingssnelheid elektrolysecel Resultaat: inzicht in de stromingsprocessen in de elektrolyse cellen die contaminatie kunnen veroorzaken en inzicht in de benodigde ontwerpaanpassingen 16.06.15 17
demper Reductie van torsietrillingen Dana Drijfveer: evolutie naar lagere toerentallen en minder cilinders in verbrandingsmotoren leidt tot grotere koppelvariaties: hoe kunnen de resulterende torsietrillingen beter gereduceerd worden? Uitdaging: genereren en verifiëren van haalbare concepten voor een torsietrillingsdemper T T Verbrandings - motor Transmissie 16.06.15 18
Reductie van torsietrillingen Dana Aanpak: oplossingspistes conceptueel en via simulatie onderzoeken overzicht en review van conceptuele oplossingen multibody simulatie van een pendulum demper in Hotint simulatiesoftware trillingsversterking trillingsreductie potentieel Resultaat: potentiële trillingsdemperconcepten in kaart gebracht 16.06.15 19
ACTUATOR Regeling elektrische schokdempertestmachine Van Hoecke Automation Drijfveer: nauwkeurige trajectsturing realiseren op een elektrische schokdempertestmachine Uitdaging: welke controlestructuur en welk regelalgoritme leveren de vereiste performantie? FRAME u a F a,des Low level controle High level controle x ref Demper LOAD CELL F d x d F d, x d 16.06.15 20
Regeling elektrische schokdempertestmachine Van Hoecke Automation Aanpak: Oplijsten specificaties en systeemkarakterisatie Ontwerp van een trajectgenerator Ontwerp en simulatie van een regelstrategie trajectgeneratie Resultaat: geïmplementeerde trajectgenerator en regelstrategie 16.06.15 21
Energie-efficiënt aandrijfconcept takkenversnipperaar Vandaele Konstruktie Drijfveer: een meer compacte en energie-efficiënte machine met behoud van productiviteit en gelijkaardige kost Uitdaging: hoe een energie-efficiënte aandrijflijn ontwerpen die aan die verschillende objectieven beantwoordt? Hout INVOER - ROLLEN MESSEN -SCHIJF TRANS- MISSIE DIESEL- MOTOR 16.06.15 22
Energie-efficiënt aandrijfconcept takkenversnipperaar Vandaele Konstruktie Aanpak: modelgebaseerde ontwerpaanpak Simulatiemodel in Matlab Simscape gefit op audit meetdata Conceptgeneratie en virtuele evaluatie origineel ontwerp optimale aandrijftrein + nieuwe motor alternatieve ontwerpen Resultaat: ontwerpconcepten met efficiëntie- en productiviteitsverbetering ~20%, inschatting meerkost componenten vs reductie energiekost 16.06.15 23
Geïntegreerde regeling strijkmachine Lapauw Drijfveer: hogere productiecapaciteit realiseren met eenzelfde strijkvermogen en behoud van kwaliteit Uitdaging: hoe kan het strijkproces energie-efficiënter geregeld worden? Droge aangezogen lucht Droog strijkgoed Vochtig afgevoerde lucht Vochtig strijkgoed Thermische olie uit Thermische olie in 16.06.15 24
Geïntegreerde regeling strijkmachine Lapauw Aanpak: systematische aanpak voor het ontwerp en de implementatie van een regelaar Regelaarconcept en algoritmes uitgewerkt op basis van inzichten auditmetingen en gevalideerd in Matlab simulatie Implementatie van regelaar in demo-strijkmachine Bepaling regelparameters via identificatietesten Resultaat: geïmplementeerde regelstrategie, klaar voor tuning en evaluatie 16.06.15 25
Energieproductie uit luchtstroming Duco Drijfveer: een energie-autonome i.p.v. een bekabelde regelklep kan de installatiekost van een ventilatiesysteem beperken Uitdaging: technologische haalbaarheid inschatten van energierecuperatie uit luchtstroming 16.06.15 26
Energieproductie uit luchtstroming Duco Aanpak: systematische ontwerpaanpak voor het bepalen van vereisten, haalbaarheid en concepten Haalbaarheidsberekeningen Conceptgeneratie Experimentele evaluatie van ontwerpconcepten Resultaat: inschatting technologische haalbaarheid van energie-autonome klep en inzicht in volgende stappen 16.06.15 27
Optimalisatie ophanging wasmachine Alliance Drijfveer: verbeterde demping van een wastrommel realiseren rekening houdend met beperkte inbouwruimte en reductie van trillingen naar de omgeving Uitdaging: hoe kan je efficiënt een optimale demperconfiguratie bepalen? 16.06.15 28
Optimalisatie ophanging wasmachine Alliance Aanpak: modelgebaseerde aanpak Toepassen van een generiek multibody model op huidige configuratie Verbeterde configuratie op basis van simulaties en experimentele evaluatie experiment huidig voorstel Simulatie Resultaat: configuratie die trillingsamplitude met 40% en kracht naar de grond met 10% reduceert. Inzichten in systeemgedrag dankzij simulatiemodel 16.06.15 29
http://www.ecomechatronics.be Pieter Beyl Senior Engineer Mechatronics - Sirris pieter.beyl@sirris.be +32 498 91 94 57 16.06.15