Adaptive control of web tension in a heat transfer section of a roll-to-roll manufacturing process line

Lu, Yaobin; Pagilla, Prabhakar R.

doi:10.1109/acc.2014.6859481

Cited by 8 publications

(5 citation statements)

References 7 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…The R2R continuous process system is used to manufacture functional layers for flexible photovoltaics, electrolyte layers of solid oxide fuel cells (SOFCs), thinfilm transistors (TFTs), and organic light-emitting diodes [8][9][10][11][12][13][14][15][16][17]. Many of the common problems facing various applications using R2R continuous process systems are caused by the viscoelasticity and thermal characteristics of the polymer-based web, which is the base of functional layers [18][19][20]. The web in these systems refers to the film that becomes the base of a functional layer coated or printed through slot-die coating or gravure printing.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Strain Optimization of Tensioned Web through Computational Fluid Dynamics in the Roll-to-Roll Drying Process

Noh

Cho

et al. 2022

Polymers

View full text Add to dashboard Cite

Unpredictable web temperature distributions in the dryer and strain deviations in the cross-machine (CMD) and machine (MD) directions could hamper the manufacture of smooth functional layers on polymer-based webs through the roll-to-roll (R2R) continuous process system. However, research on this topic is limited. In this study, we developed a structural analysis model using the temperature distribution of the web as a boundary condition to analyze the drying mechanism of the dryer used in an R2R system. Based on the results of this model, we then applied structural modifications to the flow channel and hole density of the aluminum plate of the dryer. The model successfully predicted the temperature and strain distributions of the web inside the dryer in the CMD and MD by forming a tension according to the speed difference of the driven rolls at both ends of the span. Our structural improvements significantly reduced the temperature deviation of the moving web inside the dryer by up to 74% and decreased the strain deviation by up to 46%. The findings can help prevent web unevenness during the drying process of the R2R system, which is essential to minimize the formation of defects on functional layers built over polymer-based webs.

show abstract

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Strain Optimization of Tensioned Web through Computational Fluid Dynamics in the Roll-to-Roll Drying Process

Noh

Cho

et al. 2022

Polymers

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…In the research on modeling and design of a decentralized controller for web processing, Pagilla of Texas A&M University reported a significant reduction in the deviation of tension control compared to proportional-integral tension control system [17]. Furthermore, Lu and Pagilla proposed a register control scheme that considers the thermal strain due to heat conduction from the heating roll [18] and developed a solution that involved utilizing a feedforward control to regulate web tension in the R2R manufacturing systems after confirming the feasibility of the control scheme [19][20][21]. Shin of Konkuk University was able to reduce the tension deviation generated by roll shape defect to 50% of the original value by using rotational torque compensation [22].…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Tension modeling and precise tension control of roll-to-roll system for flexible electronics

Jeong

Gafurov

Park

et al. 2021

Flex. Print. Electron.

View full text Add to dashboard Cite

This study proposes the design of a roll-to-roll system for flexible electronics that enables accurate and precise tension control. It analyzes the factors for change in the tension of a roll-to-roll system and develops a tension model for each section to successfully predict the tension that is applied to such a system, the sagging of film according to tension, and deformation due to residual stress. This series of modeling processes allow engineers to design a roll-to-roll system for flexible electronics. Both a velocity control method for the tension between in-feeder and out-feeder—where there is no change of roller radius—and torque control method for the tension in modules like the rewinder, where the roll radius changes, are proposed. A roll-to-roll system according to the proposed design procedure and tension control methods was manufactured and experimented on under various test conditions. The accuracy and precision of velocity control between the in-feeder and the out-feeder were 100.01% and 1.15%, respectively, whereas those of torque control between the out-feeder and the rewinder were 99.9% and 1.35%, respectively, both at one sigma. The experiments confirmed that the two proposed types of tension control methods were accurate and precise. The experimental result with a monitoring sensor showed that the modeling was valid and that an accurate roll-to-roll system minimizing tension reduction was built. This study successfully demonstrated roll-to-roll system design and control techniques that are applicable to various pieces of roll-to-roll process equipment.

show abstract

“…Plastik, ambalaj, tekstil, baskı ve laminasyon gibi endüstriyel alanlarda merdane üzerinden geçen malzemenin sıcaklığının homojen ve sabit olması gerekir. Malzemenin gerek kalınlık gerekse yüzey kalitesi, malzeme üzerinde oluşan ısıl gerilmeler ile ilişkilidir ve malzemeye etkiyen gerilmenin miktarı sıcaklıktan doğrudan etkilenmektedir (Lu ve Pagilla, 2014). Yüzey sıcaklığı ise, merdane içerisindeki kanal geometrisi ve çalışan akışkanın hareketi ile ilişkili olduğundan, ısı transfer merdanelerindeki halka akış kanalı geometrileri ile ısıl performans arasındaki ilişki incelenmesi gereken bir konudur.…”

Section: Introductionunclassified

“…Kompozit malzemelerin üretiminde ısıtma ve soğutma merdaneler ile gerçekleştirilir ve bu üretim sırasındaki ısıl davranışın modellenmesi önem taşımaktadır. Ancak bu modellemelerde de ısıtma ve soğutma etkisinin üretim malzemesi üzerindeki gerilim etkilerine odaklanılmıştır (Lu ve Pagilla, 2014). Yapılan deneysel çalışmada ısı transferi ile üretim malzemesinin merdane yüzeyine tutunma davranışındaki değişiklikleraraştırılmıştır (Jones ve ark., 2011).…”

Section: Introductionunclassified

Isı Transfer Silindirlerinde Halka Akış Kanalı Geometrisinin Isıl Performansa Etkisinin Sayısal Olarak İncelenmesi

Yurtseven¹

2021

European Journal of Science and Technology

View full text Add to dashboard Cite

ÖzBu çalışmada bir döner halka akım alanındaki ısı transferi davranışı hesaplamalı akışkanlar dinamiği yardımıyla incelenmiştir. Çalışmaya konu olan halka akım alanı, endüstrinin farklı alanlarında yaygın olarak kullanılan ısı transfer silindirleri(merdane)'dir. Isı transfer merdanelerinde ısıtma ya da soğutma görevi, merdane yüzeyi altındaki halka kesitteki akım alanında hareket eden iş akışkanı ile sağlanır. Kanal geometrisi tarafından şartlandırılan iş akışkanının davranışı, ısı transfer merdanesinin ısıl performansı ile doğrudan ilişkilidir. Bu çalışmanın amacı, iş akışkanının hareket ettiği kanalların geometrik yapısının ısı transfer davranışına etkisinin araştırılmasıdır. Bu amaçla, endüstriyel uygulamalarda sıklıkla kullanılan ısı transfer merdanelerinin içerdiği iş akışkanı çalışma kanalı tipleri incelenmiş ve farklı tiplerde modeller belirlenerek sayısal olarak modellenmiştir. Çalışmada merdane dönüş hızı sabit tutulmuş ve üç farklı akışkan debisi incelenmiştir. Çalışma sonuçları toplam ısı transferi, roller yüzeyi sıcaklık dağılımı, üretilen malzemeden çekilen ısı miktarı ve akışkanın hidrolik basınç düşüşü yönünden incelenmiştir. Çalışma sonucunda, iş akışkanını hidrodinamik olarak şartlandıran kanal geometrilerinin ısı transfer davranışı üzerinde önemli etkisi olduğu görülmüştür. Farklı akışkan kanalı yapılarına sahip merdane modellerinin değişen çalışma şartlarındaki ısıl performansları karşılaştırmalı olarak irdelenmiş ve azalan spiralli kanallar içeren modelin uniform bir yüzey sıcaklığı eldesi yönünden fayda sağladığı görülmüştür.

show abstract

Adaptive control of web tension in a heat transfer section of a roll-to-roll manufacturing process line

Cited by 8 publications

References 7 publications

Strain Optimization of Tensioned Web through Computational Fluid Dynamics in the Roll-to-Roll Drying Process

Strain Optimization of Tensioned Web through Computational Fluid Dynamics in the Roll-to-Roll Drying Process

Tension modeling and precise tension control of roll-to-roll system for flexible electronics

Isı Transfer Silindirlerinde Halka Akış Kanalı Geometrisinin Isıl Performansa Etkisinin Sayısal Olarak İncelenmesi

Contact Info

Product

Resources

About