Aufgabenkritische Leistung
Der Start der Hardware in den Weltraum kostet mehr als 30.000 Dollar pro Kilogramm und es gibt kaum Gelegenheit, das Problem zu beheben, nachdem die Hardware die Erde verlassen hat. Um die Leistungsstandards zu erreichen, verlassen sich Wissenschaftler und Ingenieure des Leicester University Space Research Center (auch als "Center for Space Research" oder kurz "Center") auf NX. ™ Software und Teamcenter ® Die Software wird nach genauen Standards konzipiert, simuliert und hergestellt.

Das Zentrum ist seit 50 Jahren in der Weltraumforschung tätig und arbeitet eng mit Partnern wie der NASA und der Europäischen Weltraumorganisation zusammen. Das Zentrum entwickelt Sensoren, Teleskope, Spektrometer und andere wissenschaftliche Instrumente sowie zugehörige mechanische Strukturen, elektronische Geräte und Stromerzeugungssysteme. Sein Portfolio umfasst Missionen zur Untersuchung der Erde und anderer Planeten innerhalb und außerhalb des Sonnensystems sowie Missionen zur Untersuchung anderer Sterne und Galaxien im Universum. Das Zentrum verfügt über eine Vielzahl von Einrichtungen, darunter Testlabore und Instant Manufacturing, und engagiert sich auch in interdisziplinärer Forschung in den Bereichen Biowissenschaften, Simulationstechnik, Kunstgeschichte und Medizin. Mitarbeiter und Studenten nutzen NX und Teamcenter von Siemens PLM Software, um den Lebenszyklus von Projekten zu unterstützen, wie zum Beispiel die erste europäische Mars-Rover-Mission, die 2018 geplant ist.

"Der Transport von Geräten in den Weltraum umfasst umfangreiche Entwicklungspläne", sagt Dr. John Pye, der das Center for Space Research leitet. „Hardware muss nicht nur erprobte Leistung haben, sondern auch eine strenge Verfolgbarkeit und Qualitätskontrolle unterliegen. All dies muss innerhalb strenger Kosten- und Zeitbegrenzungen realisiert werden.“

Vor 15 Jahren begann das Maschinenbau- und Analyseteam mit dem NX I-deas, einer früheren Version des heutigen NX. Laut Piyal Samara-Ratna, Administrator für Computer-Aided Design (CAD) und Maschineningenieur am Center for Space Research, nutzte das Team hauptsächlich dreidimensionale Modellierungswerkzeuge, um einfache Konfigurationen zu entwickeln, die anschließend für thermodynamische und strukturelle Tests verwendet wurden. "Die meisten detaillierten Entwürfe werden in einer 2D-Umgebung durchgeführt und mit Software von Drittanbietern oder manuellen Werkzeugen hergestellt", fügte er hinzu. "Diese Methode führt zur wiederholten Verarbeitung derselben Informationen, was das Fehlerrisiko erhöht und eine schlechte Leistung verursacht."

Übergang vom Design zur Produktion
Nachdem der Übergang von I-deas auf NX abgeschlossen und Teamcenter eingeführt wurde, änderte das Center seinen Workflow sofort. „Mit den NX-Modellierungswerkzeugen müssen wir uns nicht mehr auf die Zeichnung komplexer 2D-Zeichnungen konzentrieren. Wir verwenden parametrische Modellierungstechniken und WAVE-Links weit verbreitet, um Geometrien zu erstellen. Wenn wir die Größe ändern, reagiert die gesamte Montage, so dass wir uns schnell an die sich entwickelnden Anforderungen anpassen können. ”

Drei vierachsige Fräsmaschinen und eine CNC-Drehmaschine mit NX CAM werden im Zentrum betrieben. Diese Geräte akzeptieren Modelle, die direkt von den Ingenieuren stammen und über Teamcenter verwaltet werden. Es gibt auch einen 3D-Drucker für Prototype- und Demonstrationszwecke. "Zuerst haben wir Prototype-Tools als Referenzmodell verwendet, aber jetzt verwenden wir sie eher für Designaktivitäten, insbesondere bei Integrationsaktivitäten, bei denen wir den Zugriff auf Tools verstehen müssen und die Bildschirmansicht nicht ausreichend ist."

Mit Teamcenter verwaltet man den gesamten Entwurfszyklus bis zur Produktion und sammelt Informationen wie die Werkzeugbahn, die durch den Fertigungsprozess generiert wird. Mitarbeiter können das Datum und die Anzahl der Anfragen festlegen. Das Fertigungsteam fügt zusätzliche Daten hinzu, einschließlich Nachverfolgbarkeitsinformationen. Das Signaturteam fügt einen Nachfertigungsprüfbericht hinzu, um den Validierungsprozess detailliert zu beschreiben. Die Funktion "Status" dient zum Schutz der Daten und zur Zusammenfassung der angewandten Prozesse, z. B. zur internen Ausführung von Aufgaben oder zum Outsourcing. Der gesamte Workflow kann nach Bedarf überprüft werden.

Vom Konzept zum Startplatz
"NX ist sehr leistungsstark", sagt Ivor McDonnell, hochwertiger Maschineningenieur am Instrument Mercury Imaging X-ray Telescope (MIXS) im Center for Space Research. Der Start von MIXS soll 2015 im Rahmen der Merkur-Mission Bepi Colombo der Europäischen Weltraumorganisation erfolgen. McDonnell sagte: „NX bietet uns die Möglichkeit, sich nahtlos zwischen den verschiedenen Entwurfs- und Fertigungsphasen zu bewegen und den gesamten Zyklus zu integrieren. Wir sind aktiv an allen Aspekten des MIXS-Projekts beteiligt und verwenden NX und NX Nastran. ® Unterstützung für alle wichtigen Testaktivitäten, einschließlich Vibrationstests zur Simulation von Emissionslasten. Wir haben festgestellt, dass NX-Tools besonders effektiv sind, um eine hervorragende Relevanz für reale Designumgebungen zu bieten."

Ein weiteres Projekt, das von der Verwendung von NX und Teamcenter profitiert, ist das James Webb Space Telescope (JWST), das das Hubble-Teleskop im Jahr 2018 ersetzen soll. Die Hauptlinse auf dem Weltraumteleskop ist sechsmal so groß wie die Hauptlinse des Hubble-Teleskops und ist mit einem Sonnenbrett ausgestattet, das der Größe eines Tennisplatzes entspricht.
zum Schutz der Linsen. In diesem ehrgeizigen Projekt leitete die Universität Leicester ein internationales gemeinsames Maschinenbauteam, das eines der vier wissenschaftlichen Instrumente hinter der Linse entwickelte - das mittlere Infrarot-Instrument (MIRI). "Wir fanden NX sehr nützlich bei der Betrachtung aller mechanischen Aspekte des Instruments und der zugewiesenen Umhüllung, einschließlich des Zugangs zu Werkzeugen, sowie bei der Konstruktion von Bodenunterstützungsgeräten für den Transport des Instruments zur NASA", kommentiert Jon Sykes, Chief Mechanical Engineer am MIRI Space Research Center. "Es ist eine innovative Lösung, die deutlich niedriger ist als ein typisches System, und wir haben es erfolgreich getestet, indem wir ein Prototyp an die NASA schickten."

Verbesserte Synergie verkürzt den Zyklus
"Mit NX und Teamcenter können wir noch mehr erreichen", sagt Samara-Ratna. „Zusammen schaffen sie eine einheitliche Umgebung, in der Experten aus allen Bereichen eng zusammenarbeiten, interagieren und Designprobleme diskutieren können. Teamcenter ist eine einzige Informations- und Kontrollquelle. So verwalten Sie beispielsweise die Instrumente, die wir für die Mars-Sonde entwickelt haben, in Teamcenter vollständig. Wir haben Flexibilität und Schutz. Fehler werden nicht im System verbreitet, daher besteht keine Gefahr, dass jemand eine Änderung vornimmt, die sich negativ auswirkt. Unsere Elektronikingenieure konnten komplette dreidimensionale Leiterplatten in unsere Modelle importieren, während die Integration von Elektronik und mechanischem Design unsere Effizienz erhöhte und die Neugestaltungszeit verkürzte. Dadurch wird die Zeit vom Konzept bis zum Endprodukt erheblich verkürzt.

Samara-Ratna erläutert weiter die Vorteile der Synergie: „Wir arbeiten mit mehreren Organisationen unterschiedlicher Größe zusammen, die alle ihre eigene Software verwenden. NX kann verschiedene Datenformate verarbeiten, während die Synchronomodellierung es uns ermöglicht, Modelle fast so zu bearbeiten, wie wir unsere eigenen Designs bearbeiten. ”

Von der Entwicklung bis zur Realisierung
Samara-Ratna freut sich, den Beitrag des Zentrumliefers TEAM Engineering zu erkennen. "Die Experten von TEAM Engineering bieten nicht nur Schulungen und Software, sondern helfen uns auch als Partner, die Tools optimal zu nutzen, insbesondere im Bereich der Technologieübertragung.
Deshalb haben wir mit der British Heritage Conservation Agency zusammengearbeitet, um historische Artefakte aus Gräbern aus dem 14. Jahrhundert zu scannen. Wir arbeiten auch mit der Industrie zusammen, um den Einsatz von additiver Fertigung in Hochleistungsanwendungen zu unterstützen. ”

Samara-Ratna schlussfolgert: „Die Produktentwicklungslösungen von NX sind absolut wichtig für unsere Arbeit und sind heute ein wesentlicher Bestandteil unserer Operationen. Wir stellen mehr Studenten NX-Tools zur Verfügung, um die Vorteile von der Ingenieurumgebung bis zum Projektmanagement zu erweitern."