Úspěšnost vesmírných misí díky NX

Tags: CAD | CAE | CAM | PLM | Software

Centrum pro výzkum vesmíru díky NX zjišťuje, zda zařízení pro vesmírné mise obstojí ve tvrdých podmínkách. Vyslání vesmírného plavidla na oběžnou dráhu, aby prozkoumalo neznámo, je ze své podstaty vzrušující. Centrum pro výzkum vesmíru (Space Research Centre – SRC), součást oddělení fyziky a astronomie na Leicesterské univerzitě, se již dlouho zapojuje do hlavních mezinárodních vesmírných misí. Za více než pět desetiletí se jeho aktivity rozšiřují, přičemž hlavním inženýrským záměrem zůstává vývoj zařízení pro vesmírné mise.

Vzhledem k tomu, že vypuštění jednoho kilogramu hardwaru do vesmíru vyjde na 20 000 liber, je pro SRC rozhodující spolehlivost a důkladná prověrka jejích produktů. Kromě svých vlastních zařízení, například zkušebních laboratoří, zkušebních komor pro simulaci různých prostředí, čistých provozů, zařízení pro výrobu a navrhování elektroniky, používá pro konstrukční návrhy, analýzy a výrobu NX od Siemens PLM Software.

CAD model MIRI (Mid Infrared Instrument) pro
Vesmírný teleskop Jamese Webba

„NX a Teamcenter mají pro náš výzkum zásadní význam, protože nám umožňují dosahovat mnohem vyšší efektivity při dodržování plánované kvality a rozpočtu," říká Piyal Samara-Ratna, strojní inženýr a CAD administrátor v SRC. SRC používá softwarové systémy od Siemens PLM Software více než patnáct let a za poslední čtyři roky pomalu přešel k plně integrovanému řešení NX a Teamcenter – přechod byl řízen firmou TEAM Engineering, která je prodejcem produktů společnosti Siemens.

Mimo tento svět

Jedním z probíhajících projektů, jež zúročily software společnosti Siemens, je práce na přístroji MIRI (Mid InfraRed Instrument) pro Vesmírný teleskop Jamese Webba (JWST). Ten by měl v jedné z budoucích misí nahradit Hubbleův teleskop. Pod vedením NASA se na projektu podílí v rámci mezinárodní spolupráce asi sedmnáct zemí, a to s velmi ambiciózním cílem: studovat vznik a vývoj galaxií.

„Produkty Siemens byly v tomto programu intenzívně využívány pro zpracování návrhů, analýz a podporu výroby a byly také hlavním nástrojem, který ověřil, že vybavení pro let úspěšně prošlo pevnostními zkouškami," vysvětluje Jon Sykes, který se na tomto zařízení na Leicesterské univerzitě podílel jako hlavní strojní inženýr.

SRC je zapojeno taktéž do vývoje rentgenového spektrometru MIXS (Mercury Imaging X-ray Spectrometer Instrument), který je jedním z klíčových přístrojů na palubě vesmírného plavidla BepiColombo, jež vyvíjí Evropská vesmírná agentura. Vzhledem ke svému odletu v roce 2014 dosáhne cílové mise – planety Merkur – v roce 2020. MIXS má pomoci s určením složení povrchu planety prostřednictvím měření fluorescenčního rentgenového záření.

Na rozdíl od MIRI zastává SRC v případě projektu MIXS vedoucí úlohu a je zodpovědné za správu celého sdružení, které je tvořeno mnoha mezinárodními partnery a týmy. MIXS představuje pokrok ve schopnostech vědy, a vzhledem k problémům s tím spojeným byly prováděny návrhové iterace, analýzy a zkoušky v každé fázi projektu souběžně s rostoucí složitostí jeho funkčnosti.

„Navrhujeme produkt s optimální efektivitou při striktně kontrolovaných hranicích bezpečnosti," komentuje Samara-Ratna. „Pokud naše zařízení ve vesmíru selžou, neexistuje žádný způsob, jak je opravit. Proto provádíme rozsáhlý analytický a zkušební program, který má zajistit spolehlivost. Řešič NX Nastran je v průmyslu standardním nástrojem, díky čemuž je snazší sdílení modelů a dat s partnery našeho projektu."

CAD model rentgenového spektrometru MIXS (Mercury Imaging X-ray Spectrometer Instrument).
Vytvořen ve spolupráci s Magna Parva

Skupina nedávno dokončila strukturální teplotní model, který kombinuje strukturu letu s dílčí elektronikou a optikou. V dalších fázích bude aplikováno zatížení simulující vibrace a vliv okolního prostředí. „Je to nákladný proces a my spoléháme na data z našich analýz, jež nás utvrdí v tom, že náš návrh bude fungovat. Abychom se přes tyto návrhové fáze přenesli rychle a efektivně, potřebujeme multifunkční nástroj, jako je NX," doplňuje Samara-Ratna.

Přenos technologií

Přestože ústřední činností SRC je výzkum vesmíru a souvisejících přístrojů, podílí se často významně i na transferu technologií. „Naše práce je využitelná v mnoha různých průmyslových odvětvích," zdůrazňuje Samara-Ratna. „V současné době je prováděn výzkum lékařských detektorů, jež využívají vedlejších produktů vesmírného výzkumu pro detekci nádorů. Stále více také používáme nové výrobní technologie, jako je aditivní výroba, pročež ve velké míře pracujeme s technologií Wave a s nástroji synchronního modelování v NX, jež nám umožňují využívat geometrie zpracovatelné tímto způsobem."

Výzkumný tým Centra pro výzkum vesmíru Leicesterské univerzity v čistém provozu s hardwarem z projektu MIRI

Nyní v SRC zcela přešli na NX a pro správu CAD dat využívají Teamcenter. V další fázi bude zavedena správa dokumentace a projektů. „Chceme využívat plnou šíři toho, co je Teamcenter schopen zajistit," uzavírá Samara-Ratna.