3D-camera moet toestand van smeltoven bewaken

Camera's en sensoren zijn niet meer weg te denken uit fabrieken. Ze bewaken de toestand van machines en gereedschappen, controleren materiaalbestanden en procesverlopen. Maar meettechniek kan niet zomaar op elke locatie worden geïnstalleerd. Het Institut für Integrierte Produktion Hannover (IPH) werkt aan een systeem om een 3D camera de toestand van een aluminiumsmeltoven te bewaken. Daarbinnen heersen temperaturen tot 1000°C.

De aluminiumsmeltoven van ZPF. Een 3D-camera moet in de toekomst de toestand van de binnenruimte van de over bewaken. Daar heersen temperaturen tot 1000°C.

1/1

Gerelateerd nieuws

Bijeenkomst Platform Tandwielen op 25 april 2024

Dunne-film multi-sensor meet druk en temperatuur bij gemengde wrijving en rolcontact

Gwneud yng Nghymru: 3 miljoen frequentieregelaars

'Princepeel' kiezen voor duurzaam

Om aluminium gietstukken zoals velgen, cilinderkoppen of ventielbehuizingen te maken, wordt vloeibaar aluminium in vormen gegoten. Daaraan voorafgaand wordt het metaal in een aluminiumsmeltoven verhit.

In een actueel onderzoeksproject moeten testen aan een smeltoven worden uitgevoerd, waarvan het smeltbad tot 5 ton vloeibaar aluminium kan omvatten. Een brandersysteem smelt de brokken op een brug langzaam op, waarna het vloeibare metaal over de brug i het bad vloeit. Het kan tot drie kwartier duren tot het blok geheel gesmolten is.

Om nieuw materiaal in te voeren, wordt de toevoerdeur geopend, wat leidt tot energieverlies en toevoer van zuurstof. Tot op heden kan het optimale tijdstip niet worden bepaald. Men zou in de oven moeten kunnen kijken zonder de toevoerdeur te openen en daarmee het energieverlies en de zuurstoftoevoer zo gering mogelijk te houden - bijvoorbeeld met een camera of sensoren.

Onderzoeksproject

Wetenschappers van IPH, Universität Bremen en TU Bergakademie Freiberg werken samen met de firma's ZPF en Borbet Thüringen (respectievelijk fabrikant en gebruiker van smeltinstallaties) werken aan een dergelijke oplossing. De uitdaging is, dat het aluminium bij ongeveer 660°C smelt en dat in de oven temperaturen tussen 700°C en 1000°C heersen. Bij deze temperatuur zou ook elke camera en elke sensor smelten.

Het is de wetenschappers al gelukt om een 3D camerasysteem te ontwikkelen dat van bovenaf in de oven kan kijken. Opdat de elektronica niet smelt, hebben ze de 3D camera buiten de oven opgesteld. Een kleine klep wordt gedurende een zeer kort tijdsbestek geopend, voldoende voor de camera om een driedimensionaal beeld van de brokken te maken. Door deze manier van meten is het energieverlies wezenlijk lager dan door het openen van de grote deur. Door deze maatregel en door het gebruik van de gemeten data in de besturing van de installatie kan volgens ZPF het energetisch rendement tot 15% stijgen en de smelttijd worden teruggebracht.

Om deze waarde nog te verbeteren, ontwikkelt het IPH de bewakingstechniek verder in het nieuwe onderzoeksproject ‘Effizienzsteigerung eines Aluminiumschmelzofens (ALSO 4.0)'. De vijf projectpartners hebben twee doelen. Enerzijds zou de klep aan de bovenzijde van de oven bijna niet meer hoeven te worden geopend, aangezien kunstmatige intelligentie het smeltproces voorspelt en er minder metingen nodig zijn. Anderzijds willen ze een technologie ontwikkelen om de mate van automatisering aan de smeltoven te verhogen.

Taakverdeling

Universität Bremen is verantwoordelijk voor de ontwikkeling van de kunstmatige intelligentie. Deze moet het smeltgedrag van het aluminium in de toekomst betrouwbaar voorspellen. Het reeds ontwikkelde camerasysteem wordt dan ooit overbodig, al is het voorlopig nog onmisbaar voor de praktijktesten. De wetenschappers moeten immers kunnen testen of hun voorspelling overeenkomt met het camerabeeld. Zodra de kunstmatige intelligentie betrouwbare resultaten levert, hoeft de klep boven de oven niet meer geopend te worden. Daarmee gaat nog minder energie verloren.

IPH ontwikkelt in het onderzoeksproject nieuwe technologie waarmaa kan worden onderzocht in welke toestand de binnenzijde van de over zich bevindt. Het huidige camerasysteem kijkt alleen naar de brokken die op de smeltbrug liggen, maar niet naar de totale binnenruimte van de oven. Deze is nog moeilijker te bewaken omdat het camerasysteem niet in de wand van de oven is te integreren. Daarom zullen de onderzoekers de camera waarschijnlijk buiten de oven installatie en tegen de extreme warmte beschermen.

bron: Institut für Integrierte Produktion Hannover