19 апреля 2017 года в 10:00
Партнерский материал

Как виртуальная реальность воплощает идеи инженеров в жизнь

Магия умного дизайна

Как виртуальная реальность воплощает идеи инженеров в жизнь

Появление умного программного обеспечения открыло перед небольшими компаниями двери на рынки, которые раньше были монополизированы государственными корпорациями. Практически с момента зарождения авиакосмической и машинной отраслей контракты на запуск спутников и ракет, конструирование самолетов и автомобилей получали крупные государственные предприятия.

Современные технологии дали малому и среднему бизнесу безграничные возможности: компьютерная симуляция испытательных полетов и тестовых заездов в 3D помогает значительно уменьшить затраты на производство, быстрее выводить продукты на рынок и конкурировать с правительственными компаниями.

Программное обеспечение SOLIDWORKS, одновременно простое и мощное, сокращает время проектирования сложных механических систем, позволяет тестировать их на прочность в виртуальной среде и создавать совершенные машины с меньшими затратами. Платформу использует более 3 миллионов дизайнеров и инженеров по всему миру для воплощения своих задумок в жизнь.

В космос за 60 кликов

В 2007 году компания Google анонсировала конкурс Lunar X PRIZE. По условиям конкурса, команде, которая первой посадит на Луну управляемый луноход (а луноход сможет проехать по поверхности хотя бы 500 метров), достанется главный приз — 20 млн долларов.

Посадить луноход на спутник Земли совсем непросто, и за всю историю выхода людей в космос лишь одна страна в мире — США — смогла это сделать. Все остальные страны, предпринявшие такие попытки, смогли лишь превратить свои спускаемые аппараты в груды мусора. Последний раз космический аппарат приземлялся на Луну в 1976 году.

Профессор Университета Карнеги — Меллон Уильям Л. Уиттекер посвятил всю свою жизнь созданию роботов, которые способны действовать в экстремальных условиях лучше, чем человек. Именно он изобрел робота, который первым вошел в здание разрушенной АЭС после крупнейшей в мире аварии (Три-Майл-Айленд в США в 1979 году). Узнав о конкурсе, он немедленно подал заявку на участие, основал компанию AstroboticДобавить файлыЗагрузитьРасположение на страницеСлеваПо центруСправа Technology и собрал команду для создания лунохода. Google получил заявки на участие от 15 команд со всего мира. Чтобы конкурировать с ними, Astrobotic требовалась платформа проектирования с мощной визуализацией и большими производственными возможностями. Компания Astrobotic выбрала программное обеспечение SOLIDWORKS.

Конструкция машин, управлять которыми можно с другой планеты, требует чрезвычайно точной проектировки. Существующая на момент вступления Astrobotic в космическую гонку система отнимала слишком много времени на каждом этапе моделирования: обработка большого объема данных, проектирование в 3D, анализ и визуализация полностью поглощали мощности компьютеров. Кроме того, из-за отсутствия единого рабочего пространства инженеры порой совершали ошибки, которые выявлялись только на поздней стадии. «В нашем деле всегда лучше обнаружить недочеты в начале, чтобы иметь возможность изучить и исправить их еще до того, как их будет слишком дорого исправлять», — объясняет главный операционный директор компании Стивен Хубер.

Благодаря SOLIDWORKS компания смогла заниматься 3D-проектированием, моделированием и визуализацией на базе одной платформы. Система освободила время инженеров и позволила им сфокусироваться на реализации других проектов, в том числе не имеющих отношения к конкурсу.

Так, Astrobotic уже выиграла контракты NASA на разработку роботов для добычи на Луне воды и метана, поиск полезных ископаемых, изучение лунных пещер, а также посадку аппаратов на астероиды. Кроме того, компания разработала решения для доставки полезных космических грузов на Луну.

Благодаря уникальным разработкам Astrobotic Technology подписала 18 контрактов с правительством, частными фирмами, некоммерческими организациями и университетами. «Используя решения Dassault Systèmes, мы создадим роботов, которые помогут человеку вернуться на Луну, где он не был уже четыре десятилетия», — подчеркивает Хубер. Итоги конкурса Lunar X PRIZE будут подведены в конце года.

Рожденные летать

Канадский предприниматель Джей Годсалл впервые задумался о дирижаблях, еще будучи школьником: тогда он попал в посольство Бурунди, где в беседе с африканцами услышал, что у них нет надежного транспорта и развитой сети дорог.

Решения SOLIDWORKS

3DCUT помогает ускорить процесс проектирования и позволяет быстро преобразовывать новые идеи в продукты.

SOLIDWORKS Electrical повышает скорость вывода продукта на рынок и гарантирует более эффективное планирование и проектирование встроенных электрических систем.

SOLIDWORKS Simulation позволяет задать условия, воспроизводящие естественную среду, чтобы протестировать модели продуктов до запуска в производство. Проводить испытания во время проектирования можно по широкому диапазону параметров: прочность, статическая и динамическая реакции, сборка в движении, теплопроводность, гидроаэродинамика и многие другие.

SOLIDWORKS 3DEXPERIENCE помогает разрабатывать, просматривать и выбирать механические и стилистические концепции перед переходом к детализированному проектированию и производству.

С тех пор Годсалл долго вынашивал идею строительства дирижаблей для полетов в отдаленные уголки планеты. Много лет спустя он познакомился с профессором Джеймсом Делаурье, специалистом по аэрокосмической технике. В 2006 году они создали компанию Solar Ship и приступили к разработке конструкции, которая должна была сочетать все преимущества дирижабля с маневренностью самолета. Чтобы воплотить проект «солнечного корабля» в реальность, Solar Ship было необходимо 3D-решение для моделирования оптимальных параметров будущего воздушного судна. Сконструировать первый в мире самолет-дирижабль, а также обеспечить его максимальную надежность и легкость компании помогли инструменты Dassault Systèmes.

Гибридная схема была выбрана не случайно: она намного надежнее, чем дирижабль или самолет по отдельности. Даже если аппарат будет поврежден, машина не упадет, а плавно приземлится.

Конструкция крыла позволяет разместить на его поверхности генерирующие энергию солнечные батареи, благодаря чему корабль может перевозить людей и грузы без использования топлива. Ему также не нужны дороги и взлетно-посадочные полосы, что делает аппарат идеальным средством передвижения для поездок в труднодоступные районы.Добавить файлыЗагрузитьРасположение на страницеСлеваПо центруСправа

Solar Ship разработала три комбинированных летающих судна. Самое маленькое из них, Caracal, может поднимать в небо 200 килограммов груза и развивать скорость до 120 км/ч. Второй аппарат, Wolverine, поднимает до 5 тонн груза, разгоняется до 100 км/ч и преодолевает на одном дыхании до 5 тысяч километров. Длина разбега с полной нагрузкой у Wolverine не превышает 100 метров. Самый грандиозный в линейке аппарат, Nanuq, способен поднимать в воздух до 30 тонн и при этом развивать скорость до 120 км/ч. Дальность его полета при питании от солнца будет фактически неограниченной. Для разбега Nanuq необходимо 200 метров. По сравнению с самолетами схожей весовой категории это совсем немного. 3D-моделирование сохранило время и деньги разработчиков Solar Ship. Вместо конструирования дорогостоящего прототипа инженеры провели все испытания в виртуальной среде. Это значительно ускорило вывод Solar Ship на рынок. «Моделирование дало ответ на вопрос, как соединить большой жесткий алюминиевый фюзеляж с легким надувным крылом, чтобы солнечный корабль был достаточно прочным и мог выдерживать полетные и посадочные нагрузки», — отмечает Эндрю Лейнонен, промышленный дизайнер Solar Ship.

Solar Ship способен доставлять тяжелые грузы, не расходуя при этом топлива либо используя его очень экономно. Доставлять лекарства в африканские села, где отсутствуют дороги, помогать спасателям в районах стихийных бедствий и давать ученым возможность наблюдать за животными в их естественной среде обитания — это далеко не полный список возможного применения солнечного корабля.

Играя на опережение

Дэвид Вудрафф посвятил 30 лет жизни работе в сфере строительства станков, однако его всегда интересовало, как потоки жидкости взаимодействуют с твердыми телами. Вместо ухода на пенсию Вудрафф открыл инженерно-консалтинговую фирму Design Dreams, специализирующуюся на вычислительной гидродинамике (CFD) и расширенном структурном анализе.

Одним из первых клиентов Вудраффа стал гонщик Bonneville Salt Flats. Бонневиль — это высохшее 16 тысяч лет назад соленое озеро, кАвторствоПодписьСсылкаРасположение на страницеСлеваПо центруСправаоторое находится неподалеку от Солт-Лейк-Сити. Дно исчезнувшего водоема часто называют «Землей скорости»: с мая по октябрь озеро покрывается прочной белой коркой, которая позволяет машинам развивать невероятную сАвторствоПодписьСсылкаРасположение на страницеСлеваПо центруСправакорость. Именно на этом месте автомобиль впервые в истории преодолел рубеж в 1000 км/ч. В гонках принимают участие специально сконструированные автомобили с обтекаемыми корпусами. За помощью в создании такой машины один из участников соревнований обратился в компанию Вудраффа. Пока Design Dreams занималась разработкой конструкции для заказчика, его друг, также принимавший участие в Bonneville Salt Flats, попал в аварию: машина не справилась со скоростью, перевернулась и вылетела с трека.

© Solidworks

«Заказчик вновь обратился к нам с просьбой разобраться в ситуации и узнать, в какой момент что-то пошло не так», — вспоминает Вудрафф. «Мы создали цифровую модель разбившегося автомобиля и поместили ее в условия, аналогичные реальным гонкам. Набрав скорость, при которой произошла авария, автомобиль не выдержал перегрузки и вылетел с трассы. Позже заказчик предоставил видео с места событий. Он не поверил своим глазам, когда сопоставил записи виртуального краш-теста со своими съемками: последовательность событий и итоги были абсолютно одинаковыми. Мы немного изменили конструкцию автомобиля с учетом всех сил, которые воздействуют на машину во время гонки», — рассказывает Вудрафф.

Моделировать объекты в 3D, а также проводить точные краш-тесты Design Dreams может благодаря решениям Dassault Systèmes.

С помощью SOLIDWORKS компания Вудраффа разработала решение для производителя герметизированных алюминиевых банок для напитков. «Мы помогли сократить время цикла производства в два раза, проанализировав работу системы в виртуальной реальности и обнаружив проблемы с гидродинамикой». Теперь клиент Design Dreams производит 3000 жестяных бутылок в минуту.

Только смоделировав работу предмета в 3D, можно понять, как он будет вести себя в реальности. Виртуальное тестирование дает совершенно новый взгляд на вещи, позволяет взглянуть на них под углом, который вы даже не могли себе представить, подчеркивает Вудрафф. «Анализируя продукт свежим взглядом, вы получаете новые знания, которые способны воплощать самые смелые дизайнерские мечты», — уверен он.

О компании Dassault Systèmes

С 1981 года Dassault Systèmes разрабатывает 3D-решения, которые позволяют увидеть жизненный цикл изделия от этапа его создания до утилизации. Уже 30 лет компания обеспечивает дизайнеров и инженеров инструментами для воплощения в жизнь их идей. Будь то создание смелых разработок или улучшение характеристик уже имеющихся систем, решения, предоставляемые компанией Dassault Systèmes, позволяют людям расширить границы возможного и оставить свой след в истории. Обеспечивая эффективную работу производственных процессов и поддержку свыше 210 тыс. заказчиков, Dassault Systèmes работает более чем в 140 странах мира с компаниями любого размера и из всех отраслей промышленности.

Для получения более подробной информации посетите сайт www.3ds.com

Фотография на обложке: dboystudio / Shutterstock

Новости партнеров