Portale FlowBot per la ricerca idrodinamica

I risultati di questa ricerca vengono utilizzati, tra le altre cose, per ottimizzare la progettazione di auto, navi e aeroplani. Fino ad ora, le gallerie del vento sono state spesso utilizzate nella dinamica dei fluidi per determinare le forze che agiscono sugli oggetti in movimento. Uno svantaggio di questo metodo è che le misurazioni vengono eseguite a velocità di flusso costanti. In pratica, tuttavia, auto, aeroplani e barche si muovono sempre a velocità e accelerazioni diverse. Per migliorare la nostra comprensione dell'idrodinamica, è quindi auspicabile condurre una ricerca fondamentale sugli oggetti che si muovono a velocità non costanti e con movimenti autodeterminati. Questo è esattamente ciò che FlowBot rende possibile. È progettato per spostare oggetti attraverso un serbatoio d'acqua alto e trasparente che misura 5 x 2 x 2 metri, raccogliendo con precisione i dati e misurando il flusso e le forze.

Flussi impulsivi

«La ricerca sui flussi impulsivi è relativamente nuova», afferma Gertjan Mulder, responsabile del progetto FlowBot nella sezione Meccanica dei fluidi. «Avevamo già una configurazione piccola e semplice per questo, ma volevamo essere in grado di fare di più in termini di velocità, accelerazione e strappo. Per questa ricerca, è importante essere in grado di seguire percorsi precisi. Questo è possibile con il nuovo FlowBot controllato da SINUMERIK. La precisione del controllo CNC è particolarmente importante perché i sistemi a più assi devono susseguirsi con precisione».

Il dottorando Jesse Reijtenbagh sta conducendo i primi test con FlowBot per la sua ricerca. «Fa esattamente quello che vogliamo», dice con entusiasmo. «Possiamo muoverci in diverse direzioni e programmare facilmente la velocità e l'accelerazione con precisione. Poiché possiamo lavorare con più assi contemporaneamente, possiamo fare in modo che le telecamere e l'illuminazione seguano l'oggetto attraverso il serbatoio dell'acqua. In questo modo, non perdiamo nemmeno un dettaglio. Le informazioni su forze, posizioni e altri dati sono archiviate in un unico file. Questo ci aiuta a stabilire connessioni tra forza e velocità. La qualità dei dati è eccellente, quindi non è necessario utilizzare filtri nell'elaborazione dei segnali. Grazie all'elevata precisione di FlowBot, possiamo, ad esempio, studiare i movimenti alari perfetti di farfalle e uccelli. Abbiamo ancora molto da imparare dalla natura!»

È essenziale che i ricercatori siano in grado di raccogliere una grande quantità di dati di misurazione in un breve periodo di tempo: forze che agiscono sull'oggetto in esame, insieme a velocità, accelerazioni e posizioni. La precisione del movimento non deve essere influenzata dal processo di raccolta dei dati. Per questo motivo, tutti i dati di misurazione vengono raccolti su un dispositivo Industrial Edge. Utilizzando un dispositivo dedicato, il processore del contatore SINUMERIK non è soggetto a carichi aggiuntivi e la raccolta dei dati non influisce sulla velocità di controllo. Il Industrial Edge funziona perfettamente con il controller. I dati, sia dal controller che dai componenti di campo, vengono archiviati in modo sincrono e ad alta frequenza e possono essere recuperati tramite una connessione sicura da qualsiasi posizione. Per l'analisi, i ricercatori utilizzano l'applicazione Analyze my Workpiece/Capture.

Gertjan: «Possiamo decidere facilmente da soli quando i dati devono e non devono essere archiviati. Con FlowBot, eseguiamo molti test in successione. Non è necessario memorizzare i dati tra due misurazioni. Di conseguenza, Edge raccoglie solo dati di misurazione utili. Questo ci consente di analizzare facilmente i dati di molti esperimenti diversi, consentendoci di stabilire rapidamente correlazioni tra la forza misurata e il percorso percorso».

Implementazione tecnica

Marcel de Pagter, project manager presso Batenburg JB Systems, descrive un processo interessante e impegnativo: «Per noi, questo è stato il primo progetto che utilizza il nuovo SINUMERIK ONE e la prima volta che questo sistema di controllo è stato applicato a un'applicazione così complessa. Per raggiungere questo risultato finale, abbiamo lavorato a stretto contatto con i partner coinvolti. Durante il progetto, ci siamo concentrati principalmente sul software, sull'e-engineering, sull'installazione e sull'implementazione dei componenti relativi alla sicurezza».
Con il supporto di Siemens, Batenburg JB Systems ha fatto un uso ottimale del sistema di controllo SINUMERIK. Per ridurre al minimo i tempi di messa in servizio, Batenburg JB Systems ha preparato, simulato e testato digitalmente molti aspetti utilizzando il software SINUMERIK ONE Digital Twin.

Attualmente, il FlowBot è dotato di 23 assi operativi in modo sincrono controllati da un unico controller SINUMERIK. Il numero di assi sarà ulteriormente ampliato nel prossimo futuro con l'aggiunta di due robot a 6 assi. «Il FlowBot supera i limiti di ciò che è possibile con il sistema di controllo Sinumerik», afferma Frank de Korte. «Non era un progetto standard nemmeno per Siemens, ma eravamo fiduciosi fin dall'inizio che ciò che TU Delft stava cercando fosse possibile con il sistema di controllo Sinumerik. Ciò che è stato ottenuto qui non può essere fatto con nessun altro sistema di controllo e ne siamo quindi molto orgogliosi». Mulder lo descrive anche come un progetto di successo: «Abbiamo puntato alla massima precisione e possiamo misurare ancora più precisamente di quanto sperassimo. Inoltre, nonostante la complessità del FlowBot, il funzionamento è intuitivo e facile da usare. Grazie al tracciamento automatico degli assi, FlowBot è anche facile da programmare».