關(guān)鍵任務(wù)性能
將硬件發(fā)射到太空時(shí)，每千克需花費(fèi)超過 30,000 美元，并且在硬件離開地球后，幾乎沒有機(jī)會(huì)修復(fù)問題。為了達(dá)到性能標(biāo)準(zhǔn)，萊斯特大學(xué)空間研究中心（也稱為“空間研究中心”，或者簡(jiǎn)稱為“中心”）的科學(xué)家和工程師依靠 NX? 軟件和? Teamcenter? 軟件依據(jù)準(zhǔn)確標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)、仿真和制造。
中心從事空間研究已歷時(shí) 50 年，與美國(guó)國(guó)家航空航天局 (NASA) 和歐洲航天局等合作伙伴密切合作。中心開發(fā)傳感器、望遠(yuǎn)鏡、頻譜儀及其他科學(xué)儀器，以及相關(guān)的機(jī)械結(jié)構(gòu)、電子設(shè)備和發(fā)電系統(tǒng)。其項(xiàng)目組合包括研究地球和太陽系內(nèi)外的其他行星的任務(wù)，以及研究宇宙中其他恒星和星系的任務(wù)。中心擁有大量設(shè)施，包括測(cè)試實(shí)驗(yàn)室和即時(shí)制造，它還從事跨學(xué)科研究，涉及生命科學(xué)、仿造技術(shù)、藝術(shù)史和醫(yī)藥。員工和學(xué)生正在使用來自 Siemens PLM Software 的 NX 和 Teamcenter 為項(xiàng)目的生命周期提供支持，例如計(jì)劃在 2018 年執(zhí)行的歐洲首個(gè)火星漫游者任務(wù)。
“向太空運(yùn)送設(shè)備涉及龐大的開發(fā)計(jì)劃，” 管理空間研究中心的 John Pye 博士說道。“硬件不僅需要具備可經(jīng)受考驗(yàn)的性能，而且必須具有嚴(yán)格的可跟蹤性和質(zhì)量控制。所有這些都需要在嚴(yán)格的成本和時(shí)間表限制內(nèi)實(shí)現(xiàn)?！?/p>
15 年以前，機(jī)械設(shè)計(jì)和分析團(tuán)隊(duì)開始使用 NX I-deas，它是當(dāng)前 NX 的早期版本。據(jù)空間研究中心的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD) 管理員兼機(jī)械工程師 Piyal Samara-Ratna 所述，該團(tuán)隊(duì)主要使用三維建模工具開發(fā)簡(jiǎn)單配置，然后使用這些配置進(jìn)行熱力學(xué)和結(jié)構(gòu)測(cè)試?！按蠖鄶?shù)詳細(xì)設(shè)計(jì)在二維環(huán)境下完成，并使用第三方軟件或手動(dòng)工具進(jìn)行制造，”他補(bǔ)充道?！斑@種方法導(dǎo)致重復(fù)處理相同信息，這增加了出錯(cuò)風(fēng)險(xiǎn)，并且性能欠佳?！?/p>
轉(zhuǎn)變從設(shè)計(jì)到生產(chǎn)的過程
完成從 I-deas 到 NX 的過渡并引入 Teamcenter 后，中心立即轉(zhuǎn)變其工作流?！癗X 建模工具使我們不再需要專注于復(fù)雜二維圖紙的繪制。我們廣泛使用參數(shù)化建模技術(shù)和 WAVE 鏈接來創(chuàng)建幾何體。當(dāng)我們更改尺寸時(shí)，整個(gè)裝配體將做出響應(yīng)，這使我們可以快速適應(yīng)不斷發(fā)展的需求。”
中心運(yùn)行三個(gè) 4 軸銑削機(jī)床和一個(gè)使用 NX CAM 的計(jì)算機(jī)數(shù)控 (CNC) 車床。這些設(shè)備接受直接來自工程師并通過 Teamcenter 管理的模型。還有一個(gè)三維打印機(jī)，用于樣機(jī)和演示目的?！拔覀兏跏褂脴訖C(jī)工具作為參考模型，但我們現(xiàn)在更多地將其用于設(shè)計(jì)活動(dòng)，特別是在我們需要了解工具存取并且屏幕查看不夠理想的集成活動(dòng)中。”
通過 Teamcenter 管理整個(gè)設(shè)計(jì)到生產(chǎn)周期，Teamcenter 用于收集通過制造流程生成的刀具軌跡等信息。員工成員可以指定請(qǐng)求日期和數(shù)量。制造團(tuán)隊(duì)添加其他數(shù)據(jù)，包括可跟蹤性信息。簽核團(tuán)隊(duì)添加制造后檢測(cè)報(bào)告，以詳細(xì)說明驗(yàn)證過程?！盃顟B(tài)”功能用于保護(hù)數(shù)據(jù)和總結(jié)所應(yīng)用的流程，例如，在內(nèi)部執(zhí)行工作還是外包?？梢愿鶕?jù)需要對(duì)整個(gè)工作流進(jìn)行審核。
從概念到發(fā)射場(chǎng)
“NX 非常強(qiáng)大，”空間研究中心水星成像 X 射線望遠(yuǎn)鏡 (MIXS) 儀器的優(yōu)質(zhì)機(jī)械工程師 Ivor McDonnell 表示。MIXS 計(jì)劃于 2015 年在歐洲航天局的 Bepi Colombo 水星探測(cè)任務(wù)中發(fā)射。McDonnell 說道，“NX 為我們提供了在設(shè)計(jì)和制造的不同階段之間無縫移動(dòng)的工具，并且將整個(gè)周期整合起來。我們積極參與了 MIXS 項(xiàng)目的所有方面，并且使用 NX 和 NX Nastran? 為所有主要測(cè)試活動(dòng)提供支持，包括用于模擬發(fā)射載荷的振動(dòng)測(cè)試。我們發(fā)現(xiàn) NX 工具可以特別有效地為真實(shí)設(shè)計(jì)環(huán)境提供優(yōu)異的相關(guān)性?！?/p>
從使用 NX 和 Teamcenter 中受益的另一個(gè)項(xiàng)目是詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡 (JWST)，計(jì)劃于 2018 年取代哈勃望遠(yuǎn)鏡。該太空望遠(yuǎn)鏡上的主透鏡面積是哈勃望遠(yuǎn)鏡主透鏡的六倍，并配備相當(dāng)于網(wǎng)球場(chǎng)大小的遮陽板，
用于保護(hù)透鏡。在此雄心勃勃的項(xiàng)目中，萊斯特大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)了國(guó)際聯(lián)合機(jī)械工程團(tuán)隊(duì)，該團(tuán)隊(duì)開發(fā)位于透鏡后方的四臺(tái)科學(xué)儀器之一 — 中紅外儀器 (MIRI)。“我們發(fā)現(xiàn) NX 在查看儀器的所有機(jī)械方面和分配的包絡(luò)（包括工具存?。┓矫娣浅Ｓ杏?，在設(shè)計(jì)用于將儀器運(yùn)輸?shù)矫绹?guó)國(guó)家航空航天局的地面支持設(shè)備方面也很有用，”空間研究中心的 MIRI 首席機(jī)械工程師 Jon Sykes 評(píng)論道。“這是一款創(chuàng)新的解決方案，其成本大大低于典型系統(tǒng)，我們通過將樣機(jī)模型運(yùn)送到美國(guó)國(guó)家航空航天局，成功地對(duì)其進(jìn)行了測(cè)試?！?/p>
改進(jìn)的協(xié)同縮短了周期
“使用 NX 和 Teamcenter 使我們可以取得更出色的成就，”Samara-Ratna 說道?！八鼈児餐蛟炝艘粋€(gè)統(tǒng)一的環(huán)境，使各領(lǐng)域?qū)＜铱梢悦芮泻献?、互?dòng)和討論設(shè)計(jì)問題。Teamcenter 是單一信息源和控制源。例如，在 Teamcenter 中全面管理我們?yōu)榛鹦翘綔y(cè)車設(shè)計(jì)的儀器。我們獲得了靈活性和保護(hù)。錯(cuò)誤不會(huì)在系統(tǒng)中傳播，因此，不存在有人做出的更改會(huì)產(chǎn)生負(fù)面影響的風(fēng)險(xiǎn)。我們的電子工程師能夠?qū)⑼暾娜S電路板導(dǎo)入到我們的模型中，而電子和機(jī)械設(shè)計(jì)的集成提高了我們的效率并縮短了重新設(shè)計(jì)時(shí)間。因此，從概念到更終產(chǎn)品的時(shí)間大大縮短。
Samara-Ratna 繼續(xù)介紹協(xié)同的好處： “我們與多個(gè)規(guī)模各異的機(jī)構(gòu)協(xié)同，他們都使用自己的軟件。NX 能夠處理不同的數(shù)據(jù)格式，而同步建模技術(shù)使我們幾乎可以像操作自己的設(shè)計(jì)那樣操作模型?！?/p>
從研發(fā)到實(shí)現(xiàn)
Samara-Ratna 愉快地認(rèn)可了中心供應(yīng)商 TEAM Engineering 的貢獻(xiàn)。他指出，“TEAM Engineering 的專家們不僅提供培訓(xùn)和軟件，而且作為我們的搭檔，真正地幫助我們充分利用工具，尤其是在技術(shù)傳授方面。
因此，我們與英國(guó)遺產(chǎn)保護(hù)局合作以掃描 14 世紀(jì)古墓中的歷史文物。我們還進(jìn)行行業(yè)合作以幫助在高性能工程應(yīng)用中使用增材制造?！?/p>
Samara-Ratna 總結(jié)道： “NX 產(chǎn)品開發(fā)解決方案對(duì)于我們所做的工作絕對(duì)重要，現(xiàn)在也是我們運(yùn)轉(zhuǎn)的不可或缺的重要環(huán)節(jié)。我們正在為更多學(xué)生提供 NX 工具，將好處從工程環(huán)境擴(kuò)展到項(xiàng)目管理?！?/p>