Klíčové úkoly
Při vypuštění hardwaru do vesmíru stojí více než 30 000 dolarů za kilogram a po opuštění Země je téměř žádná příležitost opravit problém. Pro splnění standardů výkonu se vědci a inženýři z Univerzitního centra pro vesmírný výzkum v Leicesteru (také známého jako „centrum pro vesmírný výzkum“) spoléhají na NX. ™ Software a Teamcenter ® Software je navržen, simulovan a vyráběn podle přesných standardů.

Centrum se věnuje vesmírnému výzkumu již 50 let a úzce spolupracuje s partnery, jako jsou NASA a Evropská vesmírná agentura. Centrum vyvíjí senzory, dalekohledy, spektrometry a další vědecké nástroje, jakož i související mechanické konstrukce, elektronické zařízení a systémy pro výrobu energie. Jeho portfolio zahrnuje mise ke studiu jiných planet uvnitř a mimo Sluneční soustavu, stejně jako mise ke studiu jiných hvězd a galaxií ve vesmíru. Centrum disponuje rozsáhlými zařízeními, včetně zkušebních laboratoří a okamžité výroby, a také se zabývá interdisciplinárním výzkumem, který zahrnuje vědy o životě, simulační technologie, historii umění a medicínu. Zaměstnanci a studenti využívají NX a Teamcenter od Siemens PLM Software k podpoře životního cyklu projektů, jako je například první evropská mise Mars Rover, která je plánována na rok 2018.

„Doprava zařízení do vesmíru zahrnuje obrovské vývojové programy,“ říká Dr. John Pye, který řídí Centrum pro vesmírný výzkum. „Hardware musí mít nejen otestovatelný výkon, ale také přísnou sledovatelnost a kontrolu kvality. To vše musí být provedeno v přísných nákladových a časových limitech.“

Před patnácti lety začal tým strojového návrhu a analýzy používat NX I-deas, první verzi současného NX. Podle Piyala Samara-Ratny, správce CAD a strojního inženýra v Centru pro vesmírný výzkum, tým využíval hlavně nástroje pro trojrozměrné modelování k vývoji jednoduchých konfigurací, které byly poté použity pro termodynamické a strukturální testy. "Většina detailních návrhů je provedena v dvojrozměrném prostředí a vyrobena pomocí softwaru třetích stran nebo ručních nástrojů," dodal. "Tato metoda vede k opakovanému zpracování stejných informací, což zvyšuje riziko chyb a špatný výkon."

Přechod od návrhu k výrobě
Po dokončení přechodu z I-deas na NX a zavedení Teamcenteru změnilo centrum své pracovní postupy okamžitě. „Nástroje pro modelování NX nám už nepotřebují soustředit se na kreslení složitých dvojrozměrných kreseb. K vytváření geometrie široce využíváme parametrické modelování a WAVE odkazy. Když změníme rozměry, reaguje celá sestava, což nám umožňuje rychle se přizpůsobit rostoucím potřebám. ”

Centrum provozuje tři čtyřosé frézovací stroje a jeden počítačově řízený (CNC) soustruh pomocí NX CAM. Tyto zařízení přijímají modely přímo od inženýrů a spravují je prostřednictvím Teamcenteru. K dispozici je také trojrozměrná tiskárna pro prototypy a demonstrační účely. „Zpočátku jsme používali prototypové nástroje jako referenční model, ale nyní je používáme více pro návrhové aktivity, zejména při integračních aktivitách, kde potřebujeme pochopit přístup k nástrojům a zobrazení obrazovky není dostatečně ideální.“

Správa celého cyklu návrhu až po výrobu prostřednictvím Teamcenteru, který slouží ke shromažďování informací o dráze nástroje generované výrobním procesem. Zaměstnanci mohou určit datum a počet požadavků. Výrobní tým přidává další data, včetně informací o sledovatelnosti. Podpisovací tým přidává zprávu o kontrole po výrobě, která podrobně popisuje proces ověřování. Funkce Stav se používá k ochraně dat a shrnutí použitých procesů, například při provádění úkolů interně nebo outsourcingu. Celý pracovní postup lze podle potřeby přezkoumat.

Od konceptu k startu
"NX je velmi silný," říká Ivor McDonnell, kvalitní strojní inženýr na instrumentu Mercury Imaging X-ray Telescope (MIXS) v Centru pro vesmírný výzkum. MIXS má být vypuštěn v roce 2015 na misi Evropské vesmírné agentury Bepi Colombo. McDonnell říká: „NX nám poskytuje nástroje, které nám umožňují plynulý pohyb mezi různými fázemi návrhu a výroby a integrovat celý cyklus. Jsme aktivně zapojeni do všech aspektů projektu MIXS a používáme NX a NX Nastran. ® Podpora pro všechny hlavní zkušební činnosti včetně vibračních testů pro simulaci vypuštěcího zatížení. Zjistili jsme, že nástroje NX jsou obzvlášť efektivní při poskytování vynikající relevantnosti pro reálná designová prostředí.“

Dalším projektem, který využil NX a Teamcenter, je vesmírný dalekohled James Webb (JWST), který má nahradit Hubbleův dalekohled v roce 2018. Hlavní čočka na tomto kosmickém dalekohledu je šestkrát větší než hlavní čočka Hubble a je vybavena stíněním o velikosti tenisového hřiště.
Používá se k ochraně čoček. V rámci tohoto ambiciózního projektu vede univerzita v Leicesteru mezinárodní společný strojírenský tým, který vyvinul jeden ze čtyř vědeckých přístrojů, který se nachází za čočkami - střední infračervený přístroj (MIRI). „Zjistili jsme, že NX je velmi užitečný při prohlížení všech mechanických aspektů přístroje a přidělených obalů, včetně přístupu k nástrojům, a také při navrhování pozemního podporního zařízení pro přepravu přístroje do NASA,“ komentuje Jon Sykes, hlavní strojní inženýr MIRI v Centru pro vesmírný výzkum. „Jedná se o inovativní řešení s výrazně nižšími náklady než typický systém, který jsme úspěšně otestovali odesláním prototypu do NASA.“

Vylepšená spolupráce zkracuje cyklus
„Použití NX a Teamcenteru nám umožňuje dosáhnout mnohem lepších výsledků,“ říká Samara-Ratna. „Společně vytvářejí jednotné prostředí, kde mohou odborníci z různých oblastí úzce spolupracovat, komunikovat a diskutovat o návrhových otázkách. Teamcenter je jediným zdrojem informací a řízení. Například plnou správu nástrojů, které navrhneme pro sondu Mars, v Teamcenteru. Máme flexibilitu a ochranu. Chyba se v systému nevyšíří, a proto neexistuje riziko, že by změny, které někdo provede, měly negativní dopad. Naši elektroničtí inženýři dokázali importovat kompletní trojrozměrné desky do našich modelů, zatímco integrace elektronického a mechanického návrhu zvýšila naši efektivitu a zkrátila čas na přepracování. Proto je čas od konceptu k konečnému produktu výrazně zkrácen.

Samara-Ratna pokračuje v uvedení výhod synergie: „Spolupracujeme s mnoha organizacemi různých velikostí, které používají svůj vlastní software. NX dokáže zpracovávat různé formáty dat a technologie synchronizovaného modelování nám umožňuje operovat s modely téměř tak, jako s vlastním návrhem. ”

Od výzkumu až po realizaci
Společnost Samara-Ratna s potěšením ocenila příspěvek dodavatele centra TEAM Engineering. „Odborníci TEAM Engineering nám nejen poskytují školení a software, ale jako naši partneři nám skutečně pomáhají využít nástroje, zejména pokud jde o předávání technologií.
Proto spolupracujeme s britským úřadem pro ochranu dědictví na skenování historických artefaktů ze 14. století. Spolupracujeme také v průmyslu, abychom pomohli použít aditivní výrobu ve vysoce výkonných inženýrských aplikacích. ”

Samara-Ratna zakládá: „Řešení pro vývoj produktů NX je pro naši práci rozhodně důležité a nyní je nedílnou součástí naší činnosti. Nabízíme více studentům nástroje NX, které rozšiřují výhody od inženýrského prostředí až po řízení projektů.“