ACODEPT: Advanced Coil Design for Electromagnetic Pulse Technology

Laatst gewijzigd: 
01-09-2017

De elektromagnetische pulstechnologie (EMPT) is een relatief nieuwe en aantrekkelijke techniek die gebruikt kan worden voor het vervormen, verbinden, lassen en snijden van metalen. EMPT is gebaseerd op het gebruik van elektromagnetische krachten, en biedt aantrekkelijke mogelijkheden.

 

Elektromagnetische pulstechnologie

De elektromagnetische pulstechnologie (EMPT) biedt aantrekkelijke mogelijkheden voor:

  • het verkrijgen van een grotere vervorming van bepaalde materialen, in vergelijking met de conventionele vervormingstechnieken, terwijl de nadelen van de conventionele processen vermeden worden,
  • het snel en kostengunstig verbinden van moeilijk lasbare materialen (bv. heterogene verbindingen),
  • het vervaardigen van complexe of nieuwe werkstukken en producten, die niet mogelijk zijn met de conventionele las- of vervormingstechnieken,
  • het verbeteren van de arbeidsomstandigheden van de operator of lasser, aangezien de EMPT technologie zeer milieuvriendelijk is (geen smeermiddelen, warmte, dampen, gassen, straling).

Spoelen

De kritische onderdelen van de techniek zijn de spoelen, die steeds specifiek voor een bepaalde toepassing ontwikkeld worden. Bij een onaangepast ontwerp of een foutieve constructie falen deze componenten zeer snel of wordt een lage efficiëntie van het proces verkregen. Duurzame, robuuste en efficiënte spoelen zijn echter van essentieel belangvoor de succesvolle implementatie van EMPT in de industrie.

Vlakke spoel

Circulaire spoel

Ontwerp van spoelen

Het ontwerp van elektromagnetische spoelen voor het vervormen, lassen of snijden van werkstukken is een interdisciplinaire uitdaging, die fundamentele kennis vereist van de theorie van Maxwell voor het berekenen van de heersende magnetische druk, evenals kennis over het vervormingsgedrag van materialen bij hoge vervormingssnelheden voor het bepalen van de vereiste magnetische druk. Deze condities bepalen de inwerkende krachten op de spoel. De moeilijkheden bij het berekenen van de interacties tussen de elektrodynamische en mechanische fenomenen en het hoge-snelheidsgedrag van het werkstuk compliceren het ontwerp van EMPT spoelen, geschikt voor een bepaalde vervorming met de best mogelijke efficiëntie.

Doel van het project

Kennis betreffende het ontwerp van spoelen is momenteel verspreid onder de (weinige) fabrikanten van EMPT apparatuur, is bovendien vaak vertrouwelijk en dus niet beschikbaar voor eindgebruikers. Één van de doelstellingen van het project is het ontwikkelen van alle noodzakelijke kennis m.b.t. het ontwerp van spoelen en deze ter beschikking te stellen aan KMO’s en andere bedrijven. Hiermee zullen zij de flexibiliteit verkrijgen om spoelen voor hun specifieke toepassingen te ontwerpen en te vervaardigen.

De technische doelstellingen van dit project zijn:

  • Ontwikkeling van eindige-elementen modellen, die de kennis over het proces zullen vergroten en als hulpmiddel zullen fungeren bij het ontwerp van spoelen.
  • Opstellen van de methodologie voor het ontwerpen van spoelen voor:
    • het vervormen en snijden van plaatvormige materialen,
    • het vervormen en lassen van buisvormige werkstukken.
  • Richtlijnen voor het vervaardigen, materialenkeuze, isolatiestrategie en andere constructie-gerelateerde aspecten.
  • Het vervaardigen en testen van prototypes van spoelen met industrieel relevante toepassingen.
  • Ontwikkeling van demonstratiestukken representatief voor industriële toepassingen.
  • Het verschaffen van al essentiële informatie aan de bedrijven zodat een weloverwogen beslissing kan genomen worden over het al dan niet implementeren van de techniek in hun productie.

Doelstellingen op langere termijn

Deze resultaten zullen leiden tot een verhoging van het gebruik en de toepasbaarheid van het EMPT proces in de metaalverwerkende industrie.

Het uiteindelijke doel van het project is om de bedrijven in staat te stellen sneller en meer efficiënt te produceren door het implementeren van de EMPT technologie, wat momenteel verhinderd wordt door de moeilijkheden bij het ontwerp van geschikte spoelen. Er zal sneller en efficiënter kunnen geproduceerd worden, met een economisch voordeel ten gevolge van het produceren aan een lagere kostprijs en een betere waarborg van de kwaliteit.

Projectomschrijving

Partners

Het experimenteel onderzoek zal uitgevoerd worden door het Belgisch Instituut voor Lastechniek (BWI) en Fraunhofer (IWU), beide in het bezit van elektromagnetische pulsapparatuur. EELAB van de universiteit in Gent zal zijn expertise gebruiken voor het berekenen van de magnetische krachten en stromen voor het bepalen van de gewenste vorm van de spoelsystemen. Het eindige-elementen modelleren van het proces zal uitgevoerd worden door de universiteit van Chemnitz (TUC).

Meer informatie over het project