關(guan) 鍵任務性能
將硬件發射到太空時，每千克需花費超過 30,000 美元，並且在硬件離開地球後，幾乎沒有機會(hui) 修複問題。為(wei) 了達到性能標準，萊斯特大學空間研究中心（也稱為(wei) “空間研究中心”，或者簡稱為(wei) “中心”）的科學家和工程師依靠 NX™ 軟件和 Teamcenter® 軟件依據準確標準進行設計、仿真和製造。
中心從(cong) 事空間研究已曆時 50 年，與(yu) 美國國家航空航天局 (NASA) 和歐洲航天局等合作夥(huo) 伴密切合作。中心開發傳(chuan) 感器、望遠鏡、頻譜儀(yi) 及其他科學儀(yi) 器，以及相關(guan) 的機械結構、電子設備和發電係統。其項目組合包括研究地球和太陽係內(nei) 外的其他行星的任務，以及研究宇宙中其他恒星和星係的任務。中心擁有大量設施，包括測試實驗室和即時製造，它還從(cong) 事跨學科研究，涉及生命科學、仿造技術、藝術史和醫藥。員工和學生正在使用來自 Siemens PLM Software 的 NX 和 Teamcenter 為(wei) 項目的生命周期提供支持，例如計劃在 2018 年執行的歐洲首個(ge) 火星漫遊者任務。
“向太空運送設備涉及龐大的開發計劃，” 管理空間研究中心的 John Pye 博士說道。“硬件不僅(jin) 需要具備可經受考驗的性能，而且必須具有嚴(yan) 格的可跟蹤性和質量控製。所有這些都需要在嚴(yan) 格的成本和時間表限製內(nei) 實現。”
15 年以前，機械設計和分析團隊開始使用 NX I-deas，它是當前 NX 的早期版本。據空間研究中心的計算機輔助設計(CAD) 管理員兼機械工程師 Piyal Samara-Ratna 所述，該團隊主要使用三維建模工具開發簡單配置，然後使用這些配置進行熱力學和結構測試。“大多數詳細設計在二維環境下完成，並使用第三方軟件或手動工具進行製造，”他補充道。“這種方法導致重複處理相同信息，這增加了出錯風險，並且性能欠佳。”
轉變從(cong) 設計到生產(chan) 的過程
完成從(cong) I-deas 到 NX 的過渡並引入 Teamcenter 後，中心立即轉變其工作流。“NX 建模工具使我們(men) 不再需要專(zhuan) 注於(yu) 複雜二維圖紙的繪製。我們(men) 廣泛使用參數化建模技術和 WAVE 鏈接來創建幾何體(ti) 。當我們(men) 更改尺寸時，整個(ge) 裝配體(ti) 將做出響應，這使我們(men) 可以快速適應不斷發展的需求。”
中心運行三個(ge) 4 軸銑削機床和一個(ge) 使用 NX CAM 的計算機數控 (CNC) 車床。這些設備接受直接來自工程師並通過 Teamcenter 管理的模型。還有一個(ge) 三維打印機，用於(yu) 樣機和演示目的。“我們(men) 更初使用樣機工具作為(wei) 參考模型，但我們(men) 現在更多地將其用於(yu) 設計活動，特別是在我們(men) 需要了解工具存取並且屏幕查看不夠理想的集成活動中。”
通過 Teamcenter 管理整個(ge) 設計到生產(chan) 周期，Teamcenter 用於(yu) 收集通過製造流程生成的刀具軌跡等信息。員工成員可以指定請求日期和數量。製造團隊添加其他數據，包括可跟蹤性信息。簽核團隊添加製造後檢測報告，以詳細說明驗證過程。“狀態”功能用於(yu) 保護數據和總結所應用的流程，例如，在內(nei) 部執行工作還是外包。可以根據需要對整個(ge) 工作流進行審核。
從(cong) 概念到發射場
“NX 非常強大，”空間研究中心水星成像 X 射線望遠鏡 (MIXS) 儀(yi) 器的優(you) 質機械工程師 Ivor McDonnell 表示。MIXS 計劃於(yu) 2015 年在歐洲航天局的 Bepi Colombo 水星探測任務中發射。McDonnell 說道，“NX 為(wei) 我們(men) 提供了在設計和製造的不同階段之間無縫移動的工具，並且將整個(ge) 周期整合起來。我們(men) 積極參與(yu) 了 MIXS 項目的所有方麵，並且使用 NX 和 NX Nastran® 為(wei) 所有主要測試活動提供支持，包括用於(yu) 模擬發射載荷的振動測試。我們(men) 發現 NX 工具可以特別有效地為(wei) 真實設計環境提供優(you) 異的相關(guan) 性。”
從(cong) 使用 NX 和 Teamcenter 中受益的另一個(ge) 項目是詹姆斯·韋伯太空望遠鏡 (JWST)，計劃於(yu) 2018 年取代哈勃望遠鏡。該太空望遠鏡上的主透鏡麵積是哈勃望遠鏡主透鏡的六倍，並配備相當於(yu) 網球場大小的遮陽板，
用於(yu) 保護透鏡。在此雄心勃勃的項目中，萊斯特大學領導了國際聯合機械工程團隊，該團隊開發位於(yu) 透鏡後方的四台科學儀(yi) 器之一 — 中紅外儀(yi) 器 (MIRI)。“我們(men) 發現 NX 在查看儀(yi) 器的所有機械方麵和分配的包絡（包括工具存取）方麵非常有用，在設計用於(yu) 將儀(yi) 器運輸到美國國家航空航天局的地麵支持設備方麵也很有用，”空間研究中心的 MIRI 首席機械工程師 Jon Sykes 評論道。“這是一款創新的解決(jue) 方案，其成本大大低於(yu) 典型係統，我們(men) 通過將樣機模型運送到美國國家航空航天局，成功地對其進行了測試。”
改進的協同縮短了周期
“使用 NX 和 Teamcenter 使我們(men) 可以取得更出色的成就，”Samara-Ratna 說道。“它們(men) 共同打造了一個(ge) 統一的環境，使各領域專(zhuan) 家可以密切合作、互動和討論設計問題。Teamcenter 是單一信息源和控製源。例如，在 Teamcenter 中全麵管理我們(men) 為(wei) 火星探測車設計的儀(yi) 器。我們(men) 獲得了靈活性和保護。錯誤不會(hui) 在係統中傳(chuan) 播，因此，不存在有人做出的更改會(hui) 產(chan) 生負麵影響的風險。我們(men) 的電子工程師能夠將完整的三維電路板導入到我們(men) 的模型中，而電子和機械設計的集成提高了我們(men) 的效率並縮短了重新設計時間。因此，從(cong) 概念到更終產(chan) 品的時間大大縮短。
Samara-Ratna 繼續介紹協同的好處： “我們(men) 與(yu) 多個(ge) 規模各異的機構協同，他們(men) 都使用自己的軟件。NX 能夠處理不同的數據格式，而同步建模技術使我們(men) 幾乎可以像操作自己的設計那樣操作模型。”
從(cong) 研發到實現
Samara-Ratna 愉快地認可了中心供應商 TEAM Engineering 的貢獻。他指出，“TEAM Engineering 的專(zhuan) 家們(men) 不僅(jin) 提供培訓和軟件，而且作為(wei) 我們(men) 的搭檔，真正地幫助我們(men) 充分利用工具，尤其是在技術傳(chuan) 授方麵。
因此，我們(men) 與(yu) 英國遺產(chan) 保護局合作以掃描 14 世紀古墓中的曆史文物。我們(men) 還進行行業(ye) 合作以幫助在高性能工程應用中使用增材製造。”
Samara-Ratna 總結道： “NX 產(chan) 品開發解決(jue) 方案對於(yu) 我們(men) 所做的工作絕對重要，現在也是我們(men) 運轉的不可或缺的重要環節。我們(men) 正在為(wei) 更多學生提供 NX 工具，將好處從(cong) 工程環境擴展到項目管理。”