В рамках проекта BionicAircraft от Airbus разрабатывается комплексная система для проектирования бионических конструкций под аддитивное производство

17 января 2017 года IT-компания CENIT (Германия) сообщила о планах по созданию комплексной системы для проектирования бионических конструкций с последующим производством с помощью аддитивных технологий. Работа ведется в рамках европейской программы Bionic Aircraft.

Фото: bionic-aircraft.eu

В проекте Bionic Aircraft, направленном на системную интеграцию бионического дизайна и аддитивных технологий в авиационную отрасль, участвуют 10 компаний и научно-исследовательских организаций из шести стран: Германии, Испании, Франции, Италии, Великобритании и Швейцарии.

Непосредственно авиастроительную отрасль в группе представляет концерн Airbus, а компании CENIT предстоит выполнить одну из важных задач, связанных с разработкой и изготовлением оптимизированных бионических конструкций.

«Одна из главных причин, по которой аддитивное производство пока еще не оказало большого влияния на авиастроительную отрасль, заключается в сложности процесса проектирования, требующего применения целого набора различных технологий. Для обработки данных перед 3D-печатью также необходимо специализированное программное обеспечение. Таким образом, на этапе проектирования инженерам приходится постоянно переключаться с одного инструмента на другой, что требует дополнительных временных затрат и повышает стоимость работ. CENIT работает над упрощением процесса. Для этого мы интегрируем все этапы проектирования, обработки данных и 3D-печати в единый набор инструментов для бионического дизайна», – поясняет менеджер отдела аэрокосмических инноваций компании CENIT Михель Шварц ( Michael Schwartz).

На реализацию проекта Bionic Aircraft отводится три года. Отдельные этапы программы предусматривают разработку стандартов и технологий для контроля качества 3D-печатных изделий, ремонта, утилизации, логистики запасных частей  и т.д. В краткосрочной перспективе участники консорциума намереваются сократить вес авиалайнеров с помощью 3D-печатных компонентов примерно на 1 тонну. В дальнейшем, когда будут разработаны принципиально новые модели самолётов, снижение   массы может составить порядка 30%.

Использование бионического дизайна и аддитивных технологий позволяет создавать значительно более лёгкие детали: так, в качестве примера приводится кронштейн, вес которого удалось снизить на 40% при изготовлении из титанового сплава, и на 50% при применении высокопрочного алюминиевого сплава, разработанного в рамках Bionic Aircraft.

Фото: bionic-aircraft.eu

Главным результатом программы должно стать значительное снижение массы самолетов, повышение их грузоподъёмности, более эффективный расход топлива и уменьшение выбросов углекислого газа и оксидов азота в окружающую среду. 

Как отмечается на сайте программы, несмотря на все преимущества, которые дают аддитивные технологии, основным сдерживающим фактором их применения остается все еще достаточно высокая стоимость. Представители консорциума подчёркивают, что проект Bionic Aircraft  позволит преодолеть этот барьер - благодаря радикальному улучшению эксплуатационных характеристик конечной продукции использование 3D-печатных компонентов  оправдает себя и в конечном итоге окажется более выгодным. 

Футуристический проект компании Airbus.

Концерн Airbus последовательно занимается интеграцией бионического дизайна и аддитивных технологий в свою продукцию. В 2011 году на авиасалоне в Ле Бурже компания представила абсолютно новую концепцию для самолетов будущего. Проект был призван продемонстрировать, какими могут стать авиалайнеры к 2050 году, - в частности, была предложена идея 3D-печатной кабины, легкой и прочной, как кости птиц.

Сейчас в самолётах Airbus уже используются детали, изготовленные с помощью аддитивных технологий. В частности, они применялись при создании нового мощного реактивного двигателя Trent XWB-97 от Rolls-Royce, предназначенного для широкофюзеляжного самолёта A350-1000, который сейчас проходит стадию испытаний. Для Trent XWB-97 был изготовлен один из самых больших ЗD-печатных авиакомпонентов, когда-либо поднимавшихся в небо.

В конце 2015 года концерн продемонстрировал преимущества бионического дизайна и аддитивных технологий на достаточно крупной конструкции самолёта - панели, отделяющей пассажирскую зону от бортовой кухни в пассажирском салоне.

Видео, посвященное проектированию и изготовлению бионической перегородки.

Бионическая перегородка, примерно на 55% более легкая, чем обычные панели (вес удалось снизить с 65 кг до 30 кг), и при этом удовлетворяющая всем необходимым эксплуатационным характеристикам, была создана в Airbus совместно с компанией Autodesk (США) – одним из крупнейших в мире разработчиков CAD-CAE-PLM систем, и производителем промышленных 3D-принтеров Concept Laser (Германия).

Справка

Программа BionicAircraft стартовала 1 сентября 2016 года. Проект, на реализацию которого отводится 36 месяцев, получает софинансирование в рамках Horizon 2020 - масштабной программы Европейского союза по развитию науки, промышленности, энергетики, а также социальной сферы (в т. ч. транспорта, питания, экологии и безопасности).

В консорциум проекта BionicAircraft входят 10 компаний и организаций:

• LZN Laser Zentrum Nord GmbH (Германия),
• Airbus Operations GmbH (Германия),
• Tekna Plasma Europe SAS (Франция),
• Cenit AG (Германия),
• Fundación Tecnalia Research & Innovation (Испания),
• Technical University of Hamburg - Institute of Laser- and System-Technologies (Германия), 
• Hexagon Metrology S.p.A (Италия),
• Hexagon Technology Center GmbH (Швейцария),
• Asociacion Española de Normalizacion y Certificacion (Испания),
• Enlyte Ltd (Великобритания).

О книге «Бионический дизайн»

Бионический дизайн как принципиально новый подход к проектированию и созданию «best-in-class» оптимизированных конструкций – (Simulation & Optimization)-Driven Bionic Design – один из ключевых трендов, находящихся в фокусе внимания Инжинирингового центра «Центр компьютерного инжиниринга» (CompMechLab^®) СПбПУ Петра Великого.

В 2015 году сотрудниками Инжинирингового центра была подготовлена книга «Бионический дизайн», - обзор разработок и трендов в области бионики, биомиметики и бионического дизайна. В частности, в книге в качестве примеров рассказывается и о футуристическом концепте кабины Airbus. 

Впервые в литературе представлено современное определение бионического дизайна (Bionic Design) как передовой технологии - (Simulation & Optimization)-Driven Bionic Design и как принципиально нового подхода к проектированию и созданию "best-in-class" оптимизированных конструкций в результате конвергенции и синергии двух глобальных трендов — стремительного развития компьютерного инжиниринга (Computer-Aided Engineering), включая технологии оптимизации (Computer-Aided Optimization) и аддитивных технологий (Additive Technology).

Публикация подготовлена по материалам bionic-aircraft.eu, 3dtoday.ru, cenit.com.