עיצוב של קומפלקסים אוויריים עם מודולים מיוחדים של Nx

אדריכלות: NX's Aerospace-Focuse

סימנס NX הוא פתרון מקיף של הנדסת מוצרים המשלב את ה- CAD, CAM, ו- CAE יכולות בתוך פלטפורמה אחת. עבור הנדסת אוויר, NX מציעה מודולים מיוחדים אשר מטפל בדרישות התובעניות של עיצוב רכיב מטוסים וחללית.מודולים אלה אינם כלים גנריים אלא סביבות בנויות תכלית המשלבות זרמים ספציפיים בתעשייה, מסגרות רגולטוריות, ומגבלות ייצור ישירות לתוך תהליך העיצוב.

תעשיית החלל דורשת רכיבים העומדים בקריטריונים ביצועים קיצוניים תוך צמצום משקל, מיקסום יושרה מבנית, ותואמים לסטנדרטים של הסמכה קפדניים. NX של מודולים אווירוspace מספקים סביבות ייעודיות לעבודה עם גיאוגרפיות מורכבות, חומרים מתקדמים וניתוח רב תחומי. מהנדסים יכולים לעבור מעיצוב מושגי באמצעות הנדסה מפורטת לייצור ללא NX סביבה, צמצום שגיאות תרגום נתונים ופיתוח מאיץ.

מודולים מיוחדים מרכזיים לעיצוב אווירי

Topology Optimizationמודול

מודול אופטימיזציה של טופולוגיה ב NX מאפשר למהנדסים לייצר עיצובים מבניים קלים, אשר שומרים על תכונות כוח ונוקשות הנדרשת.המודול מתייחס לאלגוריתמים אופטימיזציה מתמטיים לחלל עיצוב מוגדר, הסרת חומר שבו הוא לא צורך מבני.יכולת זו קריטית עבור יישומי אווירוקל שבו כל דקדוק של ירידה במשקל מתורגמת ישירות לחיסכון דלק, יכולת תשלום מוגברת או טווח מורחב.

לדוגמה, כאשר מעצבים מבנה מגרד או גדל, מהנדס יכול לציין תנאי עומס, מיקומים מגבילים, ומגבלות ייצור.הטופולוגיה פותרת את ההרטטים באמצעות אלפי וריאציות עיצוב כדי לייצר גאומטריה אורגנית, לעתים קרובות דמוית צמיגים המשתמשת בחומר רק כאשר העומסים מועברים.העיצוב המתקבל ניתן לייצא ישירות לייצור תוספים או לשמש כפניה לשיטות ייצור מסורתיות.

מודלים מתקדמים

משטחים אווירדינמיים דורשים רמה של דיוק שכלים דמויי פני השטח הגנריים אינם יכולים לספק. NX מודול פני השטח המתקדם של NX מספק כלים מיוחדים ליצירת משטחים של מעמד-A, משטחים של תאים, וצורות חופשיות מורכבות אופייניות למשטחי מטוסים, משטחים כנף, נושים, ו ירידות.מהנדסים יכולים לעבוד עם משטחים NURS ולשמור על תנאי החלמה (G2) או אפילו יותר, כדי להבטיח זרימת אוויר חלקה.

המודול כולל כלים לניתוח פני השטח, המאפשר למהנדסים להעריך פרופילים של ריפוי, קווי השתקפות, ומפות סטייה בזמן אמת.כאשר עיצוב כנף מטוסים, למשל, המהנדס יכול להגדיר משטח parametric שמתאים מטרות coefficient, ולאחר מכן לחדד את פני השטח באופן מקומי כדי להתאים ספארי מבני, צלעות, או נקודות מצורפים ללא לשבור את הצורה הכוללת של אווירודינמיקה.

עיצוב חומרים Composite

חומרים Composite מהווים חלק משמעותי של מבני מטוסים מודרניים. NX מציעה מודול עיצוב מורכב ייעודי התומך בכל זרימת העבודה מהגדרה ply וסימולציה הניחוש לדור דפוס שטוח ותיעוד הייצור.מהנדסים יכולים להגדיר כימות מורכבות עם פיות מרובות, כל אחד עם זוויות ספציפיות, תכונות חומריות, וערכים עובי.

המודול באופן אוטומטי מהווה את ply Drop-offs, מעברי ליבה, ואת מיקומים splice. זה יוצר תבניות שטוחות כי חשבון עבור עיוות חומרים במהלך השקע, צמצום הפסולת ולהבטיח כי החלק המחוספס תואם את הגיאומטריה המיועדת.עבור מבנים גדולים כמו פתיחת חביות או כנפיים, מודול מורכב יכול לנהל מאות של plies בודדים עם דרישות אוריינטציה מורכבות.ה המערכת גם מייצרת ספרים, לייזר, וקבצים אחרים הדרושים כדי לספק סיבים או סוללות אוטומטיות.

סימולציה משולבת וניתוח

NX משלב ניתוח אלמנט סופי ישירות בתוך סביבת העיצוב, ומאפשר למהנדסים לבצע ניתוחים מבניים, תרמיים ודינמיים ללא יצוא גיאומטריה לכלים נפרדים.מודולים של חלל האוויר כוללים יכולות עיבוד מראש המיועדות במיוחד למבנים מעוקלים, לוחות נוקשים ותצורה נוספת של חלל אוויר.

מהנדסים יכולים להגדיר עומסים המייצגים את תנאי הטיסה, השפעות הנחיתה, או מחזורי הקשורינג ישירות על הגיאומטריה ה- CAD.הפתר מטפל בהתנהגות החומרית ליניארית ולא ליניארית, תנאי מגע, ועיוותים גדולים.תוצאות ניתנות לראייה בתוך NX, המציגות קווי מתח, מפות עקירה וגורמי בטיחות. למטרות הסמכה, מודול הסימולציה יכול ליצור דוחות מפורטים שתנאי טעינה, תכונות חומריות, ניתוחים, תוצאות, תוצאות, אשר ניתן להגיש ישירות לרשויות רגולטוריות.

ייצור

עיצוב עבור aerospace הוא לא שלם מבלי לחשוב כיצד הרכיב יייוצר. NX משלב יכולות CAM שמתמוך בחמישה צירים מאצ'ינג, מפנה ותהליכי ייצור של תוספים.מודולים אווירל כוללים נתיבים מיוחדים עבור מאצ'ינג גיאוגרפיות מורכבות כגון blisks, משווקים, וצלעות מבניות עם סובלנות הדוקה.

לייצור תוספים, NX מספקת בניית כלי הכנה אשר חלקים או אתריים, ליצור מבני תמיכה, ולדמיין את תהליך הבנייה לזהות עיוות תרמי או התערבות להב חוזר מהנדס יכול לייעל נתיבי כלי למזער את זמן המנצ'ינג תוך שמירה על דרישות מעבר.הגישה המשולבת מבטיחה כי שינויים עיצוב משתקפים תוכניות ייצור באופן אוטומטי, צמצום הסיכון לייצור חלקים שאינם מתאימים את העיצוב הנוכחי.

זרם עיצוב העבודה

היתרון האמיתי של מודולים מיוחדים של NX הוא שילוב שלהם. מהנדס יכול להתחיל עיצוב באמצעות אופטימיזציה טופולוגיה, לחדד את הגיאומטריה עם מודלים משטח מתקדם, להגדיר ניגודים מורכבים, להפעיל ניתוח מבני, ולהכין את נתוני הייצור בכל בתוך אותה סביבת תוכנה.זה מבטל את הצורך בהמרות קבצים, מקטין ניהול נתונים מעל פני ראש, ומבטיח כי כל משמעת עובדת מאותה מודל סמכותי.

כלי אוטומציה של זרימת עבודה מאפשרים למהנדסים ללכוד משימות עיצוב חוזרות כתבניות שניתן לשנותן.לדוגמה, תהליך עיצוב סטנדרטי עיצוב חישב יכול להיות אוטומטי לקבל פרמטרים חדשים כגון גודל עומס, מיקומים מצורפים, ובחירת חומרים, ולאחר מכן ליצור באופן אוטומטי גיאומטריה מותאם, ניתוח ריצה, וליצור תוכנית ייצור.יכולות אלה הן בעלות ערך במיוחד עבור חברות חלל המייצרות משפחות של רכיבים דומים עבור תוכניות מטוסים שונות.

NX תומכת גם בזרימות עבודה הנדסיות במקביל, שבהן מהנדסי מבנים, תרמיים וייצור פועלים על אותו מודל בו זמנית.המערכת עוקבת אחר שינויים ומציינת חברי צוות כאשר שינוי משפיע על תחום האחריות שלהם.זה מקטין את הזמן בסקירות עיצוב ושינוי ניהול, מאיץ את לוח הזמנים של הפיתוח הכולל.

תמיכה והגנת האישור

רכיבים אוויריים חייבים לציית לסטנדרטים רגולטוריים מחמירים כגון אלה המוגדרים על ידי מינהל התעופה הפדרלי, סוכנות בטיחות התעופה של האיחוד האירופי, או מפרטים צבאיים.מודולים של NX כוללים תכונות התומכים בתיעוד ותהליכי הסמכה.

מהנדסים יכולים לעקוב אחר החלטות עיצוב בחזרה לדרישות, לצרף אישורים חומריים לרכיבים ספציפיים, וליצור דוחות המוכיחים עמידה בסטנדרטים החלים.המערכת תומכת בניהול תצורה, להבטיח כי עיצובים מאושרים מוגנים מפני שינויים בלתי מורשים.כאשר עיצוב משתנה, המערכת מזהה באופן אוטומטי ניתוחים מושפעים, תוכניות ייצור ותיעוד, המאפשר זיהוי מחדש יעיל.

יכולות הניתוח החומרי בתוך NX מאפשרות למהנדסים לדמות התנהגות חומרית תחת עייפות, צץ, ותנאי חשיפה סביבתיים.הנתונים האלה חיוניים להצגת כי מרכיב יפגוש את דרישות החיים של השירות שלה.המערכת יכולה גם להוות מודל לאפקטים של תהליכי ייצור כגון טיפול חום, ריתוך, או ריפוי מורכב על תכונות חומריות, ולהבטיח כי לחלק המדומה יש את אותם מאפיינים כמו החלק המיועד.

יישומים מעשיים על פני מערכות מטוסים

המונחים: Structural Components

NX שימשה נרחב לתכנון מבנים ראשוניים ומשניים של מערכת אוויר כולל מסגרות מתפתל, ספיגים כנף, צלעות, מיתרים, וראשי תיבות הראשיות.מודול אופטימיזציה של טופולוגיה מאפשר למהנדסים להפחית את משקלם של רכיבים אלה תוך שמירה על שלמות מבנית.מודל משטח מתקדם מסייע ליצור מעברים חלקה בין אלמנטים מבניים לעור אווירודינמיקה.

עבור עיצוב פתיחת, מודול מורכב משמש כדי להגדיר את העור שקע, חשבונאות עבור חתך החלון, מסגרת הדלת, נקודות החזקות. מודול הסימולציה מתקן אימות כי המבנה יכול לעמוד מחזורי עיתונות, עומסים אווירודינמיים, ותנאי נחיתה. מהנדסים יכולים גם לעצב לוחות נוקשים עם נוקשות מכונה או מדביקים מחוברים, אופטימיזציה של המסחר בין עלות משקל ועלויות.

מערכות הנעה

עיצוב רכיבים עבור מערכות הנעה כגון להבים מעריצים, דיסקים דחוסים, טורבינות ושמיכות דורש ניהול טמפרטורות קיצוניות, מהירויות סיבוביות גבוהות, ו Geometries קירור מורכבים. NX מספק כלים מיוחדים ליצירת פרופילים להבים המבוססים על נתיבי זרימה אווירודינמית, הגדרת תבניות חור קירור עם דרישות מיקום וזווית מדויקים, וסימולת התנהגות תרמי-מכנית בתנאי הפעלה.

סביבת הסימולציה המשולבת מאפשרת למהנדסים מודל אינטראקציה מבנית נוזלית, החיזוי כיצד הלהבות מדגימות משפיעות על ביצועי אווירודינמיקה.אינטגרציה ייצור תומך ב-5 צירים המתבססים על צורות אוויר מורכבות ו-WiM לאימון חור קירור.עבור ייצור תוספים, NX יכול לייעל את הכיוון של רכיבי טורבינות לבנות כדי למזער את דרישות המבנה ולהבטיח כי ערוצי קירור פנימיים הם תמיכה עצמית.

מערכות גלקסיות ו-Gearing

מערכות ציוד נחיתה דורשות ניהול עומסי השפעה גבוהים, קרימטיות מורכבות, ומגבלות אריזה הדוקות. NX מאפשרות למהנדסים לעצב את כל הרכבה של ציוד הנחיתה כולל זעזועים, קישורים להורדת, ממריצים, וגלגל ובלום אסיפות.המכשירים לסימולציה התנועה מאפשרים למהנדסים לאמת כי המתקנים ומרחיבים נכון, מסובבים במבנה, וננעלים בעמדות מורחבות וממושכות.

ניתוח סטרקטיטורי מאמת את המרכיבים שיכולים לעמוד בעומסי השפעה נחיתה, עומסי מוניות וכוחות מגרדים.מודול אופטימיזציה של טופולוגיה יכול להפחית את משקל הרכיבים מבניים כגון גרר ופרקים צדדיים ללא כוח מחלחל.עבור מערכות מכניות כגון פועלי בקרת טיסה, מערכות הידראוליות, ציוד תפעול, NX מספק כלים לייצור מעגלים הידראוליים, שטף חשמלי, וסימולציות המשמשות בתוך הסביבה המבנית.

מקרה מחקר: הקמת האסיפה של כנף ריב

ספק אווירופייס בינוני היה מחויב עם עיצוב מחדש של הרכב כנף עבור תוכנית סילון אזורי.הרוב המקורי תוכנן באמצעות שיטות מסורתיות ו שקל 4.7 ק"ג.הלקוח ביקש ירידה במשקל תוך שמירה על אותה יכולת חיפוי ושימוש באותו מפרט חומר.

צוות ההנדסה החל על ידי ייבוא הגיאומטריה הקיימת ל NX וליישם את מודול אופטימיזציה של טופולוגיה.הם הגדירו את מרחב העיצוב כנפח בתוך המעטפה הצלעות, העומסים החלים המייצגים לחץ אווירודינמי, לחץ דלק ותגובות נקודתיות המצורפות, ומגבלות ייצור מפורטות כולל עובי מינימלי ונוסחאות עבור הליכוד.ה אופטימיזציה רץ בין לילה ויצרו עיצוב שהוסר חומר מאזורים נמוכים מתח תוך הוספת נתיבי עומס חומריים.

הגיאומטריה האורגנית המתקבלת הומרת למודל מוצק פימטרי באמצעות כלים מתקדמים של NX.הצוות הוסיף פרטים flange, תאורה וטיפולים קצה ליצירת עיצוב בעל ערך.המשקל הסופי היה 3.2 ק"ג, ירידה של 32 אחוזים מהתכנון המקורי.ניתוח סטרקטיורי אישר כי רמות הלחץ נותרו בתוך גבולות אפשריים, ודה-העומס הסופי היה בתוך הפחתתו ספציפי.

לאחר מכן השתמש הצוות במודול המורכב כדי להעריך אם גרסה מורכבת של ה- rib יכול להשיג חיסכון נוסף במשקל.העיצוב המורכב שקל 2.1 ק"ג אבל נדרש עבודה הסמכה נוספת ועלויות ייצור גבוהות יותר.הלקוח בחר להמשיך עם הגרסה המתכתית של התוכנית הנוכחית תוך שמירה על העיצוב המורכב עבור מטוס נגזרות עתידי.

תהליך העיצוב כולו, החל מאופטימיזציה ראשונית של טופולוגיה ועד לתיעוד הייצור הסופי, לקח שישה שבועות בהשוואה ל-12 השבועות הדרושים לתכנון המקורי.סביבת NX המשולבת סילקה עיכובים בתרגום נתונים ואפשרה למהנדס המבני לאמת את העיצוב ישירות נגד הגיאומטריה ללא הכנת מודל ידני.

שילוב עם PLM וניהול נתונים

NX פועלת בתוך Teamcenter, פלטפורמת ניהול מחזור החיים של סימנס, המספקת חברות תעופה חלל עם סביבת ניהול נתונים מאוחדת.כל הקבצים עיצוב, תוצאות ניתוח, תוכניות ייצור ומסמכים הסמכה מאוחסנים במחסן מאובטח, מבוקר גרסאות מהנדסים יכולים לגשת לגרסאות שאושרו לאחרונה של רכיבים, לעקוב אחר שינויים בעיצוב ולהבין את ההשפעה של שינויים על פני תוכנית המטוס כולו.

עבור תוכניות גדולות של חלל הכוללות ספקים ושותפים מרובים, Teamcenter מספק יכולות שיתוף נתונים מאובטחות.כל ספק עובד בתוך סביבת NX שלהם, אך יכול לגשת לנתונים משותפים באמצעות ממשקים מבוקרים.זה מבטיח שכל הצדדים עובדים מאותו בסיס עיצוב, שינויים מתתואמים על פני שרשרת האספקה.

לקבלת מידע נוסף על שילוב PLM עבור אווירוקל, תוכל לסקור את ה-FLT:0 (Siemens' aerospace and Defense pagecioFLT:1 אשר מפרט כיצד PLM תומך תאימות, ניהול תצורה ושיתוף פעולה רב-אתרי.

המערכת תומכת גם בציות רגולטוריות על ידי שמירה על שבילי ביקורת עבור כל החלטות עיצוב.כאשר רכיב דורש הסמכה, מהנדס יכול ליצור חבילת תאימות הכוללת את ההיסטוריה העיצובית, תוצאות ניתוח, הסמכה חומרית, ורשומות הייצור.זה תיעוד אוטומטי מקטין את הזמן ואת המאמץ הנדרש לאישור תוך שיפור הדיוק.

לקריאה נוספת על האופן שבו אופטימיזציה של טופולוגיה מוחלת בעיצוב מבני אווירוspace, ה-FLT:0Engineering.com מדריך אופטימיזציה טופולוגית ב-AerospaceveFLT:1 מציע מחקרים מקרה וייעוץ יישום מעשי.

בנוסף, מהנדסים המעוניינים בזרימות עבודה עיצוב מורכבות עבור מבנים מטוסים יכולים להתייעץ עם המאמר (FLT:0Compositesworld על NX עיצוב מורכב עיצובFLT:1 אשר מכסה הגדרה, סימולציה ושילוב ייצור.

שיקולים ואימוץ

אימוץ מודולי אווירול המתמחים של NX דורש השקעה באימון ופיתוח תהליכים.מהנדסים שמכירים יכולות NX כלליות צריכים ללמוד את זרימת העבודה הספציפית עבור אופטימיזציה טופולוגיה, עיצוב מורכב וניתוח ספציפי אווירי.סימנס מציעה תוכניות הכשרה המבוססות על תפקידים המכסים את מודולי האוויר, בדרך כלל כולל תרגילים עם רכיבי אווירו-עולמיים.

חברות בהתחשב באימוץ צריכות לזהות פרויקטים של טייס שבו המודולים המיוחדים יכולים להפגין ערך מוחשי, כגון ירידה במשקל או שיפור זמן מחזורי. החל עם מרכיב קטן, מוגדר היטב מאפשר לצוות לבנות אמון עם הכלים ולפתח שיטות הטובות ביותר שניתן בקנה מידה לתוכניות גדולות יותר. חברות תעופה רבות גם לבסס מרכזי פנימי של מצוינות שבו משתמשים מנוסים אחרים ושמירה על הוראות עבודה סטנדרטיות.

ארגונים צריכים גם להעריך את ניהול הנתונים הקיים שלהם ואת תשתיות IT כדי להבטיח תאימות עם NX ו- Teamcenter. המערכות דורשות קישוריות רשתית חזקה, אחסון נאות עבור קבצי מודל גדולים, ומקורות מחשוב עבור עומסי עבודה סימולציה. אפשרויות פריסה מבוססות ענן זמינים עבור חברות המעדיפים להימנע מהשקעות תשתית טרום-היתר.

מסקנה

המודולים המיוחדים של NX עבור עיצוב רכיב אווירי מספקים מהנדסים עם סביבה מקיפה ליצירת משקל, ביצועים גבוהים, רכיבים עמידים, שילוב של טופולוגיה, אופטימיזציה מתקדמת משטח מודלים, עיצוב מורכב, סימולציה, וההכנה בייצור בתוך פלטפורמה אחת מבטלת את צבעי הנתונים ולהפחית את זמני הפיתוח.

דוגמאות של מקרה מחקר ויישום מראות כי הפחתת משקל מדידה, ביצועים מבניים משופרים, וזמן מהיר יותר לשוק הם זמינים עם הכלים הנכונים וזרימות העבודה.כתוכניות חלל ממשיכות לדחוף ליעילות רבה יותר וקיימות, היכולות המוצעים על ידי NX יישארו חיוניות עבור צוותי הנדסה כי צריך לספק עיצובים מוסמכים, ייצור מוכן על לוחות זמנים אגרסיביים יותר ויותר.