portique FlowBot pour la recherche hydrodynamique

Les résultats de cette recherche sont utilisés, entre autres, pour optimiser la conception des voitures, des navires et des avions. Jusqu'à présent, les souffleries étaient souvent utilisées en dynamique des fluides pour déterminer les forces agissant sur les objets en mouvement. Un inconvénient de cette méthode est que les mesures sont prises à des vitesses d'écoulement constantes. Dans la pratique, cependant, les voitures, les avions et les bateaux se déplacent toujours à des vitesses et des accélérations variables. Pour faire progresser notre compréhension de l'hydrodynamique, il est donc souhaitable de mener des recherches fondamentales sur des objets se déplaçant à des vitesses non constantes et avec un mouvement autodéterminé. C'est exactement ce que le FlowBot rend possible. Il est conçu pour déplacer des objets à travers un grand réservoir d'eau transparent mesurant 5 x 2 x 2 mètres tout en collectant avec précision des données et en prenant des mesures du débit et des forces.

Flux impulsifs

« La recherche sur les flux impulsifs est relativement nouvelle », explique Gertjan Mulder, chef de projet pour le FlowBot au sein de la section Mécanique des fluides. « Nous avions déjà une petite configuration simple pour ça, mais nous voulions être en mesure d'en faire plus en termes de vitesse, d'accélération et de secousses. Pour cette recherche, il est important de pouvoir suivre des chemins précis. C'est possible avec le nouveau FlowBot contrôlé par SINUMERIK. La précision de la commande CNC est particulièrement importante parce que les systèmes à axes multiples doivent se suivre précisément.

Le candidat au doctorat Jesse Reijtenbagh effectue les premiers tests avec le FlowBot pour ses recherches. « Il fait exactement ce que nous voulons », dit-il avec enthousiasme. « Nous pouvons nous déplacer dans différentes directions et programmez facilement la vitesse et l'accélération avec précision. Parce que nous pouvons travailler avec plusieurs axes simultanément, nous pouvons avoir des caméras et des éclairages qui suivent l'objet à travers le réservoir d'eau. De cette façon, nous ne manquons aucun détail. Les informations sur les forces, les positions et autres données sont stockées dans un seul fichier. Cela nous aide à établir des liens entre la force et la vitesse. La qualité des données est excellente, donc nous n'avons pas besoin d'utiliser des filtres dans le traitement du signal. Grâce à la haute précision du FlowBot, nous pouvons, par exemple, étudier les mouvements parfaits des ailes des papillons et des oiseaux. Nous avons encore beaucoup à apprendre de la nature !

Il est essentiel que les chercheurs soient en mesure de collecter une grande quantité de données de mesure dans un court laps de temps : les forces agissant sur l'objet à tester, ainsi que les vitesses, les accélérations et les positions. L'exactitude de la motion ne doit pas être affectée par le processus de collecte de données. Pour cette raison, toutes les données de mesure sont collectées sur un appareil Industrial Edge. En utilisant un appareil dédié, le processeur du rouleau de cont SINUMERIK n'est pas soumis à une charge supplémentaire, et la collecte de données n'affecte pas la vitesse de contrôle. Le Industrial Edge fonctionne parfaitement avec le contrôleur. Les données, provenant du contrôleur et des composants de terrain, sont stockées de manière synchrone et à haute fréquence et peuvent être récupérées via une connexion sécurisée à partir de n'importe quel endroit. Pour l'analyse, les chercheurs utilisent l'application Analyser ma pièce de travail/Capture.

Gertjan : « Nous pouvons facilement décider nous-mêmes quand les données doivent et ne doivent pas être stockées. Avec le FlowBot, nous effectuons de nombreux tests successifs. Il n'est pas nécessaire de stocker des données entre deux mesures. Par conséquent, l'Edge ne recueille que des données de mesure utiles. Cela nous permet d'analyser facilement les données de nombreuses expériences différentes, ce qui nous permet d'établir rapidement des corrélations entre la force mesurée et le chemin parcouru. »

Implémentation technique

Marcel de Pagter, chef de projet chez Batenburg JB Systems, décrit un processus intéressant et stimulant : « Pour nous, c'était le premier projet utilisant le nouveau SINUMERIK ONE et la première fois que ce système de contrôle a été appliqué à une application aussi complexe. Pour atteindre ce résultat final, nous avons travaillé en étroite collaboration avec les partenaires impliqués. Au cours du projet, nous nous sommes concentrés principalement sur le logiciel, l'ingénierie électronique, l'installation et la mise en œuvre de composants liés à la sécurité.
Avec le soutien de Siemens, Batenburg JB Systems a fait une utilisation optimale du système de contrôle SINUMERIK. Pour que le temps de mise en service soit le plus court possible, Batenburg JB Systems a préparé, simulé et testé numériquement de nombreux aspects à l'aide du logiciel SINUMERIK ONE Digital Twin.

Actuellement, le FlowBot dispose de 23 axes fonctionnant de manière synchrone commandés par un seul contrôleur SINUMERIK. Le nombre d'axes sera encore augmenté dans un proche avenir avec l'ajout de deux robots à 6 axes. « Le FlowBot repousse les limites de ce qui est possible avec le système de contrôle Sinumerik », explique Frank de Korte. « Ce n'était pas un projet standard pour Siemens non plus, mais nous étions convaincus dès le départ que ce que TU Delft recherchait était possible avec le système de contrôle Sinumerik. Ce qui a été réalisé ici ne peut être fait avec aucun autre système de contrôle, et nous en sommes donc très fiers. Mulder le décrit également comme un projet réussi : « Nous avons visé la plus grande précision et pouvons mesurer encore plus précisément que nous ne l'avions espéré. De plus, malgré la complexité du FlowBot, le fonctionnement est intuitif et convivial. Grâce au suivi automatique des axes, le FlowBot est également facile à programmer. »