Portique FlowBot pour la recherche hydrodynamique

Les résultats de ces recherches 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 des objets en mouvement. L'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 à des accélérations variables. Pour mieux comprendre l'hydrodynamique, il est donc souhaitable de mener des recherches fondamentales sur des objets se déplaçant à des vitesses non constantes et selon des mouvements autodéterminés. C'est exactement ce que permet le FlowBot. Il est conçu pour déplacer des objets dans un grand réservoir d'eau transparent de 5 x 2 x 2 mètres tout en collectant des données avec précision et en mesurant le débit et les forces.

Flux impulsifs

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

Le candidat au doctorat Jesse Reijtenbagh effectue les premiers tests avec le FlowBot dans le cadre de ses recherches. « Il fait exactement ce que nous voulons », affirme-t-il avec enthousiasme. « Nous pouvons nous déplacer dans différentes directions et programmer facilement la vitesse et l'accélération avec précision. Comme nous pouvons travailler sur plusieurs axes simultanément, les caméras et l'éclairage peuvent suivre l'objet dans le réservoir d'eau. Ainsi, aucun détail ne nous échappe. Les informations sur les forces, les positions et les 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, nous n'avons donc pas besoin d'utiliser de filtres pour 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 en peu de temps : les forces agissant sur l'objet à tester, ainsi que les vitesses, les accélérations et les positions. La précision du mouvement ne doit pas être affectée par le processus de collecte de données. C'est pourquoi toutes les données de mesure sont collectées sur un appareil Industrial Edge. En utilisant un appareil dédié, le processeur du rouleau de commande SINUMERIK n'est pas soumis à une charge supplémentaire et la collecte de données n'affecte pas la vitesse de commande. Le Industrial Edge fonctionne parfaitement avec la manette. Les données, provenant à la fois du contrôleur et des composants de terrain, sont stockées de manière synchrone et à haute fréquence et peuvent être récupérées via une connexion sécurisée depuis n'importe où. Pour les analyses, les chercheurs utilisent l'application Analyze my Workpiece/Capture.

Gertjan : « Nous pouvons facilement décider nous-mêmes quand les données doivent ou ne doivent pas être stockées. Avec le FlowBot, nous effectuons de nombreux tests d'affilée. Il n'est pas nécessaire de stocker les données entre deux mesures. Par conséquent, l'Edge ne collecte que les 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 la trajectoire parcourue. »

Mise en œuvre technique

Marcel de Pagter, chef de projet chez Batenburg JB Systems, décrit un processus intéressant et difficile : « Pour nous, c'était le premier projet utilisant le nouveau SINUMERIK ONE et la première fois que ce système de contrôle était appliqué à une application aussi complexe. Pour atteindre ce résultat final, nous avons travaillé en étroite collaboration avec les partenaires concernés. Au cours du projet, nous nous sommes principalement concentrés 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 utilisé de manière optimale le système de commande SINUMERIK. Pour réduire au maximum le délai de mise en service, 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 de fonctionnement synchrones contrôlés par un seul contrôleur SINUMERIK. Le nombre d'axes sera encore augmenté prochainement avec l'ajout de deux robots à 6 axes. « Le FlowBot repousse les limites du possible avec le système de commande 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 recherchait la TU Delft était possible grâce au système de commande Sinumerik. Ce qui a été réalisé ici ne peut être réalisé avec aucun autre système de contrôle, et nous en sommes donc très fiers. » Mulder décrit également ce projet comme un succès : « Nous avons cherché la plus grande précision possible et nous sommes capables de mesurer encore plus précisément que nous ne l'avions espéré. De plus, malgré la complexité du FlowBot, son fonctionnement est intuitif et convivial. Grâce au suivi automatique des axes, le FlowBot est également facile à programmer. »