08.06.2021

За кулисами: проектирование деталей

Воображение сливается с реальностью, когда видение должно стать конкретным проектом. Эту функцию выполняет дизайн, который в более широком смысле можно определить как процесс определения функции и формы объекта.

Действительно, в Pie Aeronefs SA, один из наиболее стратегических этапов развитияполностью электрический гонщик УР-1 выполняется механическими конструкторскими работами, выполняемыми нашим инженером Оливер энсслин. Придать форму идее и воплотить ее в жизнь - непростая задача, особенно при работе над таким передовым проектом, как наш. Все этапы этого промышленного образца тесно связаны, в частности потому, что каждый шаг в одном направлении должен учитывать все аспекты другого.

В машиностроении проекты требуют нескольких этапов разработки и соблюдения строгих правил, особенно потому, что каждое небольшое изменение является частью целого, состоящего из сложного баланса между переменными и ограничениями.

Мы выбрали этот очень творческий процесс, чтобы Pie Aeronefs SA, чтобы дать вам возможность заглянуть за кулисы механического дизайна.

Первые мысли

Первые мысли о процессе проектирования детали UR-1 связаны с функциями, которые эта деталь должна выполнять. По сути: для чего сделана деталь. Поскольку самолет представляет собой сложную систему, нам часто приходится оптимизировать и объединять несколько функций в одно целое. Кроме того, на дизайн элемента могут влиять многие аспекты, такие как компоненты, которые можно разместить вокруг.

Помимо всех переменных и ограничений, которые мы должны учитывать, мы также должны думать о пути нагрузки: то есть о силах, которые проходят через деталь. Например, при проектировании элемента команда инженеров-механиков была сосредоточена не только на поиске лучшего материала, но и на определении того, куда будут действовать силы.

Важно подчеркнуть, что масса и нагрузки всегда являются движущими силами конструкции детали.

Важные аспекты

При проектировании необходимо учитывать множество аспектов. Стратегическая роль достигается за счет обсуждений между командами с разными задачами. Команде инженеров-механиков необходимо знать, что производители деталей, например, наши специалисты по композитным материалам, могут делать с учетом своих ноу-хау и оборудования. При этом на проектные работы влияют рекомендации наших аналитиков в стресс.

Кроме того, в процессе проектирования возникает множество вопросов, на которые необходимо точно ответить: будет ли деталь устойчива к воздействию окружающей среды (коррозия)? Что произойдет, если кто-то оскорбит ее? Как это может сломаться и каковы могут быть последствия? Что произойдет, если он достигнет допусков своего домена? так далее ...

Очевидно, что сложность детали определяет количество вопросов, на которые необходимо ответить, и продолжительность работы, необходимой для ее проектирования. На создание простой булавки, ее проверку специалистом по стресс-анализу, а затем вычерчивание для фабрики может уйти меньше утра. С другой стороны, на проектирование нашего крыла, являющегося пока самым сложным элементом, уходит несколько недель. Когда решение не работает, мы должны вернуться на несколько шагов назад и начать все сначала.

Общение между командами имеет фундаментальное значение. Как выразился наш инженер Оливер Энслин: «Инженерным делом заниматься не один человек».

Выберите материал

Многие материалы нашли свое место в наших самолетах. Несмотря на то, что все они имеют разные свойства, мы в основном ищем характеристики массы для данного объема (плотность), напряжение, которое они могут выдержать на срезе (сопротивление) и возможной деформации (жесткость).

Как правило, углеродные волокна обладает хорошим сочетанием этих характеристик, и мы широко используем его в нашем крыле. Однако его нелегко обработать. Поскольку этот материал состоит из волокон, его лучше делать плоскими.

Когда мы хотим конструировать детали с точной и сложной геометрией, мы предпочитаем алюминий. Легко обрабатывать из блока, но вы должны учитывать, что фрезерная головка должна доходить до каждого уголка и щели.

Свое место занимают сталь и титан. В основном мы используем их для небольших тяжелых деталей, таких как болты или штифты. В последнее время использование пластиков в 3D-печати значительно улучшилось за последнее десятилетие. Благодаря этому производственному процессу теперь можно создавать очень сложные геометрические формы с меньшими затратами. К сожалению, этот материал не выдерживает больших нагрузок, что ограничивает его использование.

Что касается корпусов аккумуляторных батарей, мы выбрали особый материал, который выдерживает тепло, выделяющееся в случае пожара. После многих испытаний с различными материалами мы пришли к керамике, содержащей углеродное волокно.

Инструменты

Для дизайна нашего Электросамолет УР-1, наша команда инженеров по механическому проектированию использует специальную программу под названием "CAD(Компьютерное проектирование). Это главный инструмент дизайнера, который помогает команде визуализировать, как все сочетаются друг с другом. Он позволяет нам перемещать части, тестировать различные решения и, в конечном итоге, видеть, как эти части работают.

Инженеры могут отправить созданную геометрию стресс-аналитикам, чтобы они могли выполнять различные проверки нагрузки на специализированном программном обеспечении, таком как ANSYS. Наконец, геометрия отправляется нашим авиационным техникам, чтобы они могли, например, обработать пресс-формы. САПР также полезен для создания чертежей нашей мастерской и, таким образом, ее организации.

Еще одно ключевое программное обеспечение, которое мы используем: "SVN"(Subversion). Это полезно для хранения и организации наших данных. Поэтому мы разработали быстрый и простой процесс отслеживания версий чертежей.

Подробнее об организации наших документов

Интервью

В этом интервью с нашим главным инженером по механическому и структурному проектированию, Оливер энсслинПредлагаем вам личное мнение о его работе.