Teste de casco da fuselagem no IMA Dresden com HBK

A IMA GmbH, empresa focada em tecnologia de pesquisa e aplicação de materiais, possui bancadas de teste especializadas para diversos componentes de aviões e helicópteros, como fuselagens, asas, unidades de cauda e componentes internos. Na última geração de bancadas de teste IMA Dresden, todos os dados de medição são transferidos digitalmente para análise de dados e garantindo o controle em tempo real em paralelo.

Os componentes para a indústria da aviação passam por testes intensivos de materiais para chegar à fase de protótipo, e a IMA Materialforschung und Anwendungstechnik GmbH em Dresden (IMA Dresden) tem sido um parceiro reconhecido internacionalmente e credenciado para a indústria da aviação neste campo por muitos anos. Ele suporta fabricantes e fornecedores, fornecendo serviços abrangentes para provar a durabilidade, função e segurança dos componentes.

Além das simulações, o teste prático de componentes é uma parte muito importante do trabalho do IMA Dresden. Não só os dados da Dresden permitem que os fornecedores realizem testes experimentais sobre durabilidade de componentes e estruturais – como também permite a comparação com simulações e a verificação do projeto, soluções de reparo, junção de processos e seleção de materiais.

Problema

O IMA Dresden é um órgão de teste e certificação que suporta os fabricantes e a indústria de suprimentos com as bancadas de teste às vezes altamente complexos para testes de componentes realistas. Utilizando o controle em tempo real, o controlador da bancada de teste servo-hidráulico deve levar em consideração os dados medidos ao aplicar a carga.

Solução

O sistema de aquisição de dados QuantumX e catman AP da HBK, oferece trabalhar em sistema de controle de loop aberto e fechado necessário para essa tarefa.

Resultados

QuantumX é capaz de fornecer seus dados de alta qualidade digitalmente para ambos, o software catman AP da HBK para fins de aquisição e análise de dados, e para o controlador em tempo real para regular o controle de carga complexo via hidráulica. Isso dispensa a necessidade de etapas analógicas intermediárias, que são necessárias em configurações convencionais. O resultado é que os tempos de configuração são drasticamente reduzidos com apenas um sistema de medição e em plena qualidade.

Equipamento flexível para uma gama variada de tarefas de medição

Para o teste do casco de fuselagem, o IMA Dresden está encomendando uma bancada de teste que foi desenvolvido do zero. O projeto da bancada de testes servo-hidráulico é um desenvolvimento proprietário suportado pela vasta experiência interna, como explica Gerd Striegler, Chefe de Tecnologia de Medição do IMA Dresden: "O design modificado torna a bancada de teste mais flexível para diferentes testes, dimensões de componentes e padrões de teste." Além disso, vários tipos de estresse podem ser exercidos simultaneamente e testados de forma realista.

A nova bancada de teste utiliza cerca de 30 atuadores hidráulicos com transdutores de força HBK adequados, para que possa simular tensões de tração, compressivas e cisalhamento relacionadas ao movimento. As reações a estes são medidas por 500 strain gauges aplicados na amostra de teste. Para isso, o IMA Dresden conta plenamente com o sistema de aquisição de dados QuantumX da HBK para registrar os sinais do strain gauge em várias configurações de ponte e condiciona-los digitalmente para posterior processamento.

O QuantumX é uma solução plug-and-measure com suporte abrangente da tecnologia TEDS (Transducer Electronic Data Sheet), que permite uma adaptação rápida e flexível da bancada de teste da maneira que for necessária. As características do sensor de cada sensor individual são lidas automaticamente a partir do chip TEDS instalado no sensor ou conector e, portanto, reduzindo significativamente os tempos de configuração ao reconfigurar tarefas de medição. As entradas manuais – frequentemente a causa dos erros – não são mais necessárias.

Sistema de medição livremente escalável

Com bancadas de teste desta escala, o QuantumX MX1615B, que é muito mais do que apenas um módulo de medição, realmente demonstra sua versatilidade. O design compacto inclui 16 entradas de medição com canais universais. A alta densidade do canal significa que o sistema é livremente escalável, mas também tem uma pegada menor. Portanto, cada módulo é flexível e pode ser distribuído conforme necessário perto dos pontos de medição da amostra de teste, tanto como um dispositivo individual como interconectado em um grande sistema. Na prática, cada módulo pode ser removido no dia-a-dia – para testes em pequena escala, por exemplo – ou módulos adicionados se mais canais forem necessários.

Christof Salcher, Diretor de Gestão de Produtos da HBK, nomeia outras vantagens desta solução: "Os módulos individuais podem ser usados simples ou altamente distribuídos e interligados com um único cabo. A digitalização síncrona perto do ponto de medição economiza a necessidade de leads de sentido extensivos, permite configurações mais rápidas e melhora a qualidade do sinal. Juntamente com nosso software catman, é realmente uma solução global fácil de usar, resolvendo muitos desafios de teste."

Os módulos transmitem os dados via Ethernet diretamente para o software catman HBK, executado em um PC para visualização de dados, análise on-line e pós-processo, armazenamento de dados e monitoramento remoto. Para as grandes bancadas de teste comumente usados no IMA Dresden, o software também suporta visualização em várias telas.

Controle em tempo real com máxima precisão

Segundo Striegler, a maior vantagem da aquisição e processamento de dados digitais para o IMA Dresden vem na segunda etapa: "A bancada de teste de última geração usa os dados de medição em paralelo em tempo real para automação de testes." Em testes estruturais de componentes de grande porte, para a aplicação do controlador de carga, um controlador atua simultaneamente em vários atuadores hidráulicos. Graças ao controle em tempo real, o controlador é capaz de observar os dados de medição durante esse processo, e parar automaticamente o teste ou adaptar o programa de teste se os dados estão acima ou abaixo dos valores característicos definidos.

Em contraste, em sistemas convencionais, o controle em tempo real envolve converter os dados de medição digital de volta em sinais analógicos com tensão padronizada, e os sinais são então alimentados de volta em um sistema de feedback analógico. Em seguida, é necessário um segundo processo de digitalização para que o sistema de controle processe os impulsos. "Na prática, isso significa que não só é necessário extensa fiação e tempo, mas também, acima de tudo, a precisão sofre", explica Christof Salcher. "A cadeia de medição e controle totalmente digital recebe o sinal em sua qualidade máxima e pode ser alcançada usando cabos Ethernet simples." Por último, mas não menos importante, o uso de menos eletrônicos e cabos traz vantagens consideráveis de custo.

Configuração transparente, manutenção simples

O IMA Dresden também se beneficia do acesso direto do controlador a sensores individuais. Dessa forma, diferentes parâmetros de monitoramento podem ser ajustados de forma flexível conforme desejado. Ao mesmo tempo, o sistema totalmente digitalizado permite a solução de problemas direcionados, um tempo de resposta mais rápido e, portanto, maior disponibilidade do sistema geral para tarefas de teste exigentes. A redução da complexidade também é evidente a partir das melhores opções de manutenção.

A bancada de teste é gerenciada pelo sistema controlador, que se comunica sincronizadamente com o sistema QuantumX através de interfaces. A tecnologia de interface conecta toda a cadeia de medição e controle entre os sensores, sistema DAQ, software e sistema de controle hidráulico, no qual todos os componentes trabalham suavemente juntos.

Tecnologia precisa para digitalização confiável

O IMA Dresden está gradualmente digitalizando todas as seus bancadas de teste e convertendo-os no novo método de aquisição de dados usando sistemas confiáveis da HBK, diz Striegler: "Com a nova geração de bancadas de teste, estamos recebendo um upgrade que é dimensionado em conformidade com os requisitos mais exigentes que enfrentam tanto as bancadas de teste quanto as tarefas de medição." Outra grande vantagem para o IMA Dresden é encontrada em aparelhos de teste para uso móvel e em campo. O PTP (Precision Time Protocol, IEEE 1588:2008) permite a aquisição de dados síncronas via Ethernet e cria possibilidades adicionais ao trabalhar com dispositivos distribuídos. O Ethernet em tempo real, por outro lado, permite a comunicação em tempo real de baixa latência com largura de banda limitada.

Outro benefício fundamental são os padrões dos elementos da cadeia de medição da HBK, que o IMA Dresden vem usando há muito tempo: "Em configurações tão complexas como esta, os componentes geralmente são de diferentes marcas", explica Striegler. "As interfaces dos produtos HBK e sua flexibilidade nos permitem conectar perfeitamente todos os componentes de um sistema de medição, e isso é especialmente vantajoso quando as bancadas de teste existentes recebem sua atualização para aquisição de dados um a um."

Sobre o IMA Dresden

A IMA Materialforschung und Anwendungstechnik GmbH, ou IMA Dresden, é um órgão de teste, monitoramento e certificação reconhecido internacionalmente para fabricantes e toda a indústria de suprimentos, ajudando a obter novos desenvolvimentos no mercado mais rapidamente. Em dois locais em Dresden, em uma área de testes de 10.000 m², produtos inovadores e tecnologias de indústrias como aviação, veículos ferroviários, automotivo, engenharia médica, plásticos e metais são testados para garantir que sejam de alta qualidade, confiáveis e seguros. A IMA Dresden foi fundada em 1993 e hoje conta com cerca de 240 colaboradores que, com ampla experiência em engenharia, acompanham os clientes em todas as etapas do processo de desenvolvimento de produtos. Os testes vão desde pesquisas básicas em amostras pequenas até testes de certificação em estruturas globais complexas. A empresa desenvolve, testa e cria a tecnologia para realizar esses testes em si.

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