Исследователи из Института лазерных технологий им. Фраунгофера (ILT) разрабатывают систему датчиков, печатаемых на 3D-принтере, способную интеллектуально обслуживать компоненты поездов.
Работая с отраслевыми партнерами и используя финансирование Федерального министерства экономики и энергетики, Fraunhofer ILT разрабатывает SenseTrAIn - сенсорную систему на базе искусственного интеллекта (ИИ), которая по беспроводной сети непрерывно отслеживает состояние компонентов.
Перспективные области применения сенсорной технологии включают механизмы дверей поездов, демпферы первичной обмотки и рыскания, а также крышки подшипников колесных пар. Конечная цель сенсорной системы с управлением от искусственного интеллекта состоит в том, чтобы сигнализировать, когда и где необходима замена или ремонт.
SenseTrAIn - это метод эффективного и интеллектуального мониторинга важных для безопасности функций в железнодорожной технике, таких как двери поезда и компоненты шасси. Отраслевые партнеры, работающие вместе с Fraunhofer ILT над этим проектом, включают разработчика компонентно-интегрированных датчиков ME-Meßsysteme, разработчика системы прогнозирования DATAbility и разработчика транспортного программного обеспечения Vedisys.
Партнеры приступили к проекту в сентябре и будут работать над развитием и оптимизацией SenseTrAIn до 2024 года. Проект реализуется в DB Systemtechnik, крупнейшем европейском центре компетенции в области железнодорожных технологий, и надеется заложить курс на интеллектуальное обслуживание железных дорог Европы.
В конечном итоге, в рамках проекта предполагается разработать комплексный метод беспроводного и непрерывного мониторинга состояния интегрированных с датчиками 3D-печатных компонентов, от сенсорной технологии до создания отчетов в системе SAP Deutsche Bahn AG.
Один из таких примеров в будущем может включать датчики на шасси и дверях поезда, которые связываются с системой SAP Deutsche Bahn AG через 5G и сообщают о дефектах до их возникновения.
Неисправные компоненты рельсов могут вызвать задержки в работе, которые причиняют неудобства пассажирам, однако замена компонентов, которые все еще находятся в рабочем состоянии, через жесткие интервалы технического обслуживания не является ни экологической, ни экономичной. Партнеры по проекту SenseTrAIn надеются решить эти проблемы с помощью своей новой интегрированной сенсорной технологии на базе искусственного интеллекта.
Партнеры по проекту используют технологию 3D-печати на основе лазерного порошкового наплавления (LPBF) для изготовления компонентов со встроенными датчиками. LPBF позволяет интегрировать электронные компоненты, такие как датчики и исполнительные механизмы, в металлические детали, останавливая процесс печати в определенных точках, чтобы встроить датчики в деталь, прежде чем продолжить.
Части, определенные как потенциальные области применения SenseTrAIN, включают дверные механизмы, первичные демпферы и демпферы рыскания, а также зажимы подшипников колесных пар, которые герметизируют корпуса колесных подшипников. Крышки подшипников колесных пар являются критически важными компонентами с точки зрения технического обслуживания, поскольку повышенные нагрузки могут вызвать повышение температуры и повышенный риск износа. Благодаря SenseTrAIn датчики температуры и ускорения, встроенные в крышку, могут обнаруживать перегретые устройства и причины перегрева.
Чтобы гарантировать успех проекта, исследователи Fraunhofer определили необходимость в большой достоверной базе данных для оптимизации комбинации AI-датчиков. Ученые ILT используют лабораторию Deutsche Bahn Technik для тестирования новой сенсорной технологии в реальных повседневных условиях. Информация, собранная в результате тестов, затем будет использоваться для обучения ИИ, прежде чем партнеры начнут тестировать систему в повседневной работе.
Fraunhofer ILT продемонстрирует возможности своей технологии интеграции датчиков на выставке Formnext в ноябре 2021 г. Команда продемонстрирует напечатанный на 3D-принтере демонстратор с напечатанной измерительной сеткой, включая проводники, чтобы проиллюстрировать возможности SenseTrAIn для обслуживания и мониторинга.
Исследователи и игроки отрасли все чаще используют 3D-печать для улучшения и оптимизации приложений, интегрированных с датчиками.
Одним из особенно популярных приложений этой технологии являются носимые электронные датчики, такие как жаккардовая бирка Google, которую можно прикрепить к повседневным предметам, чтобы обеспечить им чувствительность к движению. Подразделение Google ATAP использовало технологию 3D-печати PolyJet от Stratasys для создания прототипов тегов, которые позволяют владельцам управлять своими мобильными телефонами с помощью определенных жестов.
3D-печать также использовалась для производства других носимых технологий, таких как электроника с пьезоэлектрическим приводом, а также «умные кровати» для мониторинга сна, дроны со встроенными датчиками и датчики гидратации для удаленного мониторинга урожая.