Bionic Aircraft: CENIT prezintă rezultatele inițiale în proiectarea bionică și printarea 3D

CENIT dezvoltă un tool pentru CAD design în vederea generării automate a componentelor bionice și output pentru additive manufacturing

Publicată 21.02.2018

Stuttgart, 20 februarie, 2018 – Cu aproximativ un an înaintea lansării proiectului revoluționar Bionic Aircraft, CENIT raportează primele rezultate. Acestea includ software pentru recunoașterea automată a structurilor optimizate topologic, un catalog asociat de caracteristici bionice parametrizate în CAD și un tool pentru generarea directă a formatelor de fișier pentru printarea 3D.

Bionic Aircraft: CENIT prezintă rezultatele inițiale în proiectarea bionică și printarea 3D

Din septembrie 2016, furnizorul software și IT, CENIT, a colaborat cu 9 parteneri internaționali de cercetare și industrie în proiectul „Bionic Aircraft”, dezvoltând noi metode și concepte pentru additive aircraft design și manufacturing. Obiectivul acestei cercetări este să se obțină îmbunătățiri substanțiale în eficiența resurselor. O contribuție decisivă este așteptată din dezvoltarea și implementarea tehnologiilor pentru additive layer manufacturing (ALM) / printare 3D) și design în toate fazele ciclului de viață al aeronavei.

Principala țintă a task-urilor CENIT este să simplifice radical procesele de design pentru structurile bionice de greutate redusă. Aspectele de bază în abordarea CENIT includ o metodologie pentru design automatizat și un tool pentru generarea directă a formatelor de fișier specifice în printarea 3D. Partenerii proiectului și-au stabilit obiectivele scurtării timpilor necesari pentru dezvoltarea end-to-end a componentelor bionice cu 40% și creșterii semnificative a reducerii greutății structurilor ALM.

Structură suport Gyroid | Sursă imagine: CENIT

Specimene Additive cu structuri de suport | Sursă imagine: Fraunhofer IAPT

Principiul toolbox-ului automatizat pentru design-ul CAD al structurilor bionice

O incursiune ambițioasă care acum produce primele rezultate: pentru a crea componente optimizate bionic, CENIT dezvoltă un catalog CAD pentru CATIA, compus din caracteristici bionice definite parametric. „Astfel, se obține un toolbox automatizat pentru a suporta costul-și activitățile care consumă timp cum ar fi interpretarea manuală și design-ul componentelor optimizate topologic în CAD”, spune Jochen Michael, Senior Consultant CENIT, în explicarea obiectivului. „Parametrizarea caracteristicilor permite design-erilor să ajusteze geometriile mult mai ușor. Astfel, obținem o eficiență sporită și o creștere a calității din timpul procesului de design.”.

Până la sfârșitul proiectului Bionic Aircraft în august 2019, CENIT se așteaptă să dezvolte catalogul CAD care să conțină între 10 și 15 caracteristici bionice. „Obiectivul declarat al proiectului este să arătăm că un astfel de catalog poate fi implementat în termenii practici și metodologici”. Astfel, focusul ajunge pe cercetare fundamentală. Trebuie să se ofere o bază pentru definirea caracteristicilor bionice și cum pot fi folosite pentru a ghida optimizarea topologică și ce algoritm este cel mai folositor pentru recunoașterea componentelor și alocarea de caracteristici”, explică Jochen Michael (CENIT). Cu această cercetare, partenerii proiectului își depășesc limitele - până azi, nici un program CAD nu conține caracteristici optimizate bionic.

Pentru expertiza asupra naturii, utilității și funcționalității caracteristicilor bionice pe care CENIT le integrează în CAD, proiectul se bazează pe experți de la Institutul pentru Tehnologii Additive Production din Fraunhofer, IATP. Bazându-se pe analize și caracteristici calitative, utilizări și beneficii ale componentelor bazate pe topologie, cercetătorii au dezvoltat caracteristicile optimizate bionic. Ținta este să îmbunătățim comportamentul tipic al componentelor în utilizarea zilnică și să devină cât mai ușoare și stabile. Un exemplu clar despre cum, chiar și o ajustare minoră poate avea un efect semnificativ. Riscul de eșec al unei componente poate fi drastic redus dacă acele componente supuse tensiunilor sunt proiectate cu flanșe care replică modele din natură. Astfel, genul acesta de caracteristici vor fi incluse în catalogul CAD ca model parametric.

După programarea primelor caracteristici bionice în CAD, CENIT va aborda următoarul prag: recunoașterea caracteristicilor „feature recognition”. Acesta este un tool software care analizează componenta optimizată topologic și o alocă – după posibilități, complet automat – către o caracteristică bionic echivalentă funcțional din catalogul CAD. Această capabilitate face din recunoașterea caracteristicilor „feature recognition” un element important în design-ul componentelor bionice ALM.

Structuri bionice și modelele CAD | Sursă imagine: Fraunhofer IAPT

Output-ul datelor optimizate și alinierea componentelor pentru printarea 3D

În plus, față de design-ul bionic, pachetul de lucru CENIT implică, de asemenea și pregătirea pentru printare (preprocesarea). Aici focusul principal este asupra generării CAD a structurilor de suport necesare pentru printarea 3D și pentru orientarea / alinierea optimă a componentelor înainte de printare.

Pentru a dezvolta structuri de suport, CENIT s-a bazat pe rezultatele obținute din cercetarea partenerului Fraunhofer IAPT. Institutul a efectuat studii sistematice bazate pe criterii ca rezistența la rupere, consum de pudră, precum și capacitatea de înlăturare a structurilor de suport și a influenței asupra suprafeței componentelor. De asemenea, au dezvoltat abordări pentru proiectarea noilor tipuri de structuri suport.

Bazându-se pe gama ridicată de paramentri necesari pentru determinarea orientării componentelor pentru additive layer manufacturing, experții CENIT au lucrat în programul CATIA pentru a dezvolta și funcții pentru alinierea automată optim a componentelor, incluzând structurile necesare de suport. Proiectul CENIT se focusează acum pe furnizarea în procesul de producție nu numai a datelor despre geometrie, ci și a atributelor de geometrie (contur exterior, calitatea suprafeței etc.) și a definirii metodologiilor de printare. În colaborarea cu Aconity GmbH, CENIT dezvoltă acum o interfață directă în CATIA.

DESPRE PROIECTUL BIONIC AIRCRAFT

Proiectul BIONIC AIRCRAFT are ca scop dezvoltarea de noi tehnologii, metodologii și concepte pentru additive layer manufacturing (ALM) în construcția de aeronave. Implementarea cu succes a tehnologiilor ALM previzionează o creștere a eficienței resurselor de-a lungul tuturor fazelor ciclului de viață a aeronavei – de la producție la operații de întreținere, până la reciclare. Noi abordări pentru design-ul bionic și dezvoltarea aliajelor dure de aluminiu promit o reducere a greutății cu până la 50% comparat cu componentele tradiționale din titan.

Proiectul își propune o creștere a productivității de 30% pentru pudra de aluminiu în producția ALM. O reducere medie a greutății de peste 30% pentru componentele ALM optimizate bionic și topologic, va duce la o reducere semnificativă a emisiilor din timpul operațiilor unui avion.

Persoană de contact

Swetlana Isaak

Communications Manager

+49 711 7825 32 00