Пример внедрения

Британские ученые разрабатывают новое поколение научно-исследовательского оборудования для первого европейского марсохода

Центр космических исследований университета Лестера

Использование решений NX и Teamcenter повышает инновационность, качество и значительно снижает себестоимость изделий

Критически важные характеристики

Стоимость запуска одного килограмма оборудования в космос превышает 30 тыс. долларов США, а исправить любой отказ после старта практически невозможно. Инженеры и ученые в Центре космических исследований университета Лестера (часто называемого просто «Центр») применяют системы NX™ и Teamcenter® для проектирования, численного моделирования и изготовления изделий с требуемыми техническими характеристиками, полностью соответствующие стандартам.

Уже 50 лет Центр занимается космическими исследованиями, тесно сотрудничая с Национальным агентством по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА) и Европейским космическим агентством. Центр разрабатывает датчики, телескопы, спектрометры и другие научные приборы, а также их механические узлы, электронные блоки и системы электропитания. Среди реализованных проектов – приборы для дистанционного зондирования Земли и других планет как в нашей Солнечной системе, так и за ее пределами, а также изучения других звезд и галактик во Вселенной. Богатое техническое оснащение Центра включает в себя испытательные лаборатории и производственные мощности. Кроме того, Центр проводит междисциплинарные исследования в области наук о жизни, технологий выявления подделок, медицины и истории искусства. Сотрудники Центра и студенты университета используют системы NX и Teamcenter (обе разработаны компанией Siemens PLM Software) для управления жизненным циклом проектов, среди которых – первый европейский марсоход, запуск которого намечен на 2018 год.

«Запуск космических аппаратов требует огромного объема работ по их созданию, – отмечает руководитель Центра космических исследований д-р Джон Пай (John Pye). – В ходе испытаний должны быть подтверждены характеристики оборудования, а также обеспечена полная прозрачность процессов производства и контроля качества в условиях жестких ограничений по срокам и себестоимости».

Пятнадцать лет назад конструкторы и расчетчики, занимавшиеся проектированием механических узлов, начали работать с системой I-deas™ – ранней версией NX. По словам Пьяла Самары-Ратны (Piyal Samara-Ratna) – инженера-механика и администратора систем автоматизированного проектирования (CAD) Центра, сначала 3D-моделирование применялось для проектирования простых узлов, а затем специалисты перешли к проведению тепловых и прочностных расчетов. «Большая часть технического проектирования выполнялась в 2D, а технологическая подготовка производства осуществлялась либо в системах сторонних поставщиков, либо вручную, – отмечает он. – Такой подход приводил к дублированию информации, что повышало риск возникновения ошибок и не позволяло добиться оптимальной производительности».

От проекта – к готовому изделию

Перейдя с системы I-deas на NX и внедрив решение Teamcenter, Центр космических исследований полностью преобразовал свои рабочие процессы. «Инструменты моделирования в NX устранили необходимость в больших трудозатратах на подготовку сложных 2D-чертежей. При создании геометрии мы широко применяем параметрическое проектирование и технологию WAVE, позволяющую устанавливать связи между различными моделями. При изменении размера перестраивается вся сборка, благодаря чему мы быстро реагируем на изменяющиеся требования к изделию».

В Центре имеются три 4-х координатных фрезерных станка Tryax и один токарный станок с ЧПУ. Для их программирования используется система NX CAM. В NX CAM непосредственно загружаются создаваемые инженерами модели деталей, а весь процесс управляется в системе Teamcenter. Кроме того, для изготовления опытных и демонстрационных образцов применяется 3D-принтер. «Сначала мы использовали средства быстрого прототипирования для создания демонстрационных моделей, представляемых на конференциях. Теперь же данная технология находит все более широкое применение в конструировании, а особенно при решении задач интеграции, когда нужно проверить уровень доступа к тем или иным элементам конструкции, а просмотр на экране дает только общее представление».

Весь цикл проектирования и производства выполняется под управлением системы Teamcenter. Она служит для сбора всей информации, в частности – траекторий движения инструмента, создаваемых при разработке технологического процесса. Сотрудники указывают требуемые сроки и объемы выпуска деталей. Технологи вводят данные, включая информацию, необходимую для прослеживания всех этапов производства. Группа контроля проектных решений добавляет в систему отчеты о качестве выпущенных деталей и подробные сведения о полном процессе контроля качества. Функция индикации состояния каждого элемента данных применяется с целью защиты информации и получения сводных сведений о процессе (например, о том, выполняется ли производственное задание своими силами либо передается субподрядчику). При этом весь процесс легко проверить на соответствие предъявляемым требованиям.

От замысла – к стартовой площадке

«NX – очень мощная система», – подчеркивает Айвор Макдоннелл (Ivor McDonnell), ведущий инженер-механик выполняемого в Центре космических исследований проекта создания рентгеновского телескопа MIXS для изучения Меркурия. Прибор MIXS отправится к Меркурию в 2015 году на борту аппарата Европейского космического агентства BepiColombo. Макдоннелл отмечает: «В NX имеются средства для передачи данных между различными этапами проектирования и изготовления. При этом весь цикл оказывается интегрированным в одной системе. Мы принимаем самое активное участие в разработке всех аспектов проекта MIXS, а использование систем NX и NX Nastran® обеспечивает проведение большей части работ по виртуальным испытаниям изделия, включая вибрационные испытания, имитирующие нагрузки при старте. Мы считаем, что система NX особенно эффективна, так как она обеспечивает отличное соответствие между результатами расчетов и результатами натурных испытаний».

Еще один проект, успешно реализуемый с применением систем NX и Teamcenter – это создание космического телескопа им. Джеймса Уэбба (JWST), который в 2018 г. должен заменить телескоп им. Хаббла.

Главное зеркало нового телескопа по площади в шесть раз превышает зеркало телескопа им. Хаббла, а от Солнца его защищает экран размером с теннисный корт. В этом очень смелом проекте университет Лестера возглавляет работы по проектированию механических систем в рамках международного консорциума. Он также разрабатывает один из четырех главных, помимо самого зеркала, приборов телескопа – приемник среднего инфракрасного диапазона (MIRI). «Мы убедились, что система NX исключительно полезна при рассмотрении всех механических аспектов работы прибора и его окружения, в том числе – оценки удобства доступа. Кроме того, мы применяли ее для проектирования средств наземного обслуживания, при помощи которых прибор будет перевозиться на космодром НАСА, – отмечает Джон Сайкс (Jon Sykes), старший инженер-механик по проекту MIRI в Центре косми-ческих исследований. – Мы создаем инновационное решение, которое стоит заметно меньше, чем аналогичные приборы. Мы успешно испытали наше изделие, передав опытный образец в НАСА».

Высокий уровень взаимодействия сотрудников сокращает сроки разработки

«Использование решений NX и Teamcenter открывает перед нами массу новых возможностей, – говорит Самара-Ратна. – Вместе эти системы образуют единую среду, в которой специалисты общаются и обсуждают возникающие проблемы. Teamcenter служит единым источником информации и средством управления процессами. В частности, разработка созданных нами приборов для марсохода полностью выполнялась в среде Teamcenter. Это обеспечило высокую гибкость и требуемую защиту данных. Возможные ошибки не распространяются по всей системе, поэтому не возникают ситуации, когда кто-то вносит изменение, приводящее к негативным последствиям. Наши разработчики электронных узлов могут экспортировать полную 3D-геометрию печатных плат в модели изделия. Такая интеграция процессов проектирования электрической и механической части прибора повысила эффективность и сократила потери времени на внесение изменений. В итоге сроки создания готового прибора резко сократились».

Самара-Ратна продолжает свой рассказ о преимуществах совместной работы: «Мы сотрудничаем с различными научными институтами, как крупными, так и небольшими, и все они используют разные программные системы. Решение NX способно работать с различными форматами данных, а синхронная технология позволяет редактировать импортированные модели практически столь же легко, как и созданные нами».

От исследований – к реализации

Самара-Ратна подчеркивает большой вклад поставщика программных решений – компании TEAM Engineering. Он отмечает: «Специалисты компании TEAM Engineering не просто предоставили программы и провели обучение. Они стали нашими партнерами и оказывают всю возможную помощь в плане максимально эффективного использования систем, а особенно – в вопросах передачи технологий. В результате такого подхода мы сотрудничаем с организацией «Британское культурное наследие» и занимаемся сканированием предметов, найденных в захоронениях четырнадцатого века. Кроме того, мы работаем с промышленностью в сфере аддитивных и высокопроизводительных технологий».

В заключении Пьял Самара-Ратна подводит итог: «Система автоматизированного проектирования NX стала основой всей нашей деятельности и неотъемлемой частью нашей работы. С NX работает все больше студентов нашего университета, и мы получаем все больше преимуществ не только в плане проектирования изделий, но и управления проектами».

Close share layer

Share this page

Share this page through any of the following channels.

Bookmarking Sites

Communities

News

Blogs & Microblogs