Modulaire aandrijflijnen: Hoe Flanders Make een revolutie teweegbrengt in next-gen productiemachines

Lagere productkosten, snellere levertijden en verbeterde betrouwbaarheid. Op maat gemaakte massaproducten tegen massaproductieprijzen. Dit is waar een fabriek van de toekomst voor staat en waar productiebedrijven naartoe werken.

Modulaire aandrijflijnen en volledige modulariteit in de productlevenscyclus maken het mogelijk om dit probleem op te lossen. Maar daarom moet het ontwerpproces van een bedrijf worden verbeterd, inclusief een complete herziening van de ontwerpfilosofie, waarbij bedrijven specifieke (bewegings)producten op de markt kunnen brengen met behulp van een combinatie van standaard ontwerpmodules. Een dergelijke verandering in de ontwerpfilosofie brengt echter verschillende uitdagingen met zich mee:

• Welke modulaire aandrijflijnarchitecturen voldoen aan de eisen van het bedrijf?
• Hoe kan het bedrijf deze nieuwe modulaire architecturen betrouwbaar ontwerpen?
• Welke nieuwe functies en mogelijkheden zullen door de nieuwe architecturen worden onthuld?

Om deze uitdagingen aan te gaan, hebben onze onderzoekers een oplossing ontwikkeld met de naam Modular Multi-Actuated System (MMAS). Met MMAS kan een productiemachinebedrijf een modulaire versie van hun bestaande (niet-modulaire) architectuur maken en de prestaties ervan beoordelen in termen van snelheidsverhoging en krachtreductie, energieverbruik, interne dynamica en besturingsnauwkeurigheid. We bouwden een werkende demonstrator met een schuifkrukmechanisme om de aanpak te valideren.

De demo vergelijkt een niet-modulaire benchmark met één motor en aangesloten belasting met een volledig modulair systeem met zes motoren en aangesloten belasting, zoals hieronder getoond. Dit modulaire systeem werkt 20% sneller met 20-25% minder koppel terwijl het dezelfde hoeveelheid energie verbruikt. Vergeleken met de niet-modulaire benchmark bereiken we een reductie van 85-90% in de besturingsfout en interne dynamica. Vermindering van de dynamische fout leidt tot minder interne krachten. Vermindering van de interne krachten kan helpen om de onderdelen kleiner te maken en slijtage te verminderen. Dit leidt tot lagere materiaal- en onderhoudskosten.

Bovendien opent deze nieuwe architectuur nieuwe functionaliteiten zoals elektronisch variabele slag, fouttolerantie en gracieuze degradatie, evenals ontkoppelde dynamica met betrekking tot de grootte van de machine. Elektronisch variabele slag is een onderscheidende functie die het leven van een machinebediener vereenvoudigt door de huidige handmatige aanpak en de bijbehorende toegankelijkheidsproblemen te elimineren. Fouttolerantie elimineert storingen op één punt, wat zeer gunstig is voor machines in een ruwe of moeilijk toegankelijke omgeving (bijv. windturbines, generatoren in afgelegen gebieden). We hebben ook een nieuw dynamisch gemiddeld consensusalgoritme ontwikkeld dat actieve trillingsdemping bevat. Door dit te implementeren hebben we de dynamische positioneringsfout tot 20% verminderd.

We kijken er nu naar uit om de automatisering van het modulaire ontwerpproces te vergroten en het op systeemniveau te optimaliseren, zodat we de voordelen van ons MMAS kunnen industrialiseren en valoriseren.