歐特克攜空中客車展示衍生式設(shè)計(jì)對(duì)制造和建造帶來(lái)的積極影響

【2019年11月28日，美國(guó)拉斯維加斯】歐特克和空中客車都致力于推動(dòng)先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展，以追求不斷的創(chuàng)新并塑造一個(gè)更可持續(xù)的世界。因此，兩家公司的強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)手也就不足為奇了。雙方的緊密合作將在不久的將來(lái)從根本上改變航空航天產(chǎn)業(yè)的制造和建造方式。

空中客車的一個(gè)機(jī)翼工廠

近日，在美國(guó)拉斯維加斯舉辦的Autodesk University( 歐特克AU大師匯)上，空中客車詳細(xì)展示了其如何使用衍生式設(shè)計(jì)來(lái)應(yīng)對(duì)復(fù)雜的工程、架構(gòu)和系統(tǒng)等方面帶來(lái)的挑戰(zhàn)。解決這些挑戰(zhàn)將使該公司變得更智能、更高效、更經(jīng)濟(jì)，同時(shí)還能更好地滿足員工的需求，并減少對(duì)環(huán)境帶來(lái)的負(fù)面影響。

作為目前工作的一部分，空中客車正在重新構(gòu)想飛機(jī)的多個(gè)結(jié)構(gòu)部件，并應(yīng)用歐特克的衍生式設(shè)計(jì)開發(fā)超出性能和安全標(biāo)準(zhǔn)的更輕量的零件。在航空航天這個(gè)減輕重量就等同于減少燃料消耗的行業(yè)中，這種方法為減少航空旅行對(duì)環(huán)境帶來(lái)的不利影響提供了巨大的機(jī)會(huì)。

除了改進(jìn)飛機(jī)零件構(gòu)造，空中客車還將視野擴(kuò)大到了零件制造的過(guò)程和空間上。空中客車正用衍生式設(shè)計(jì)來(lái)規(guī)劃經(jīng)DGNB(德國(guó)可持續(xù)建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn))和LEED(能源與環(huán)境設(shè)計(jì)先鋒)認(rèn)證的自適應(yīng)工廠，并簡(jiǎn)化物流環(huán)節(jié)，以改善員工的工作條件并提高生產(chǎn)率。

仿生隔板2.0

早在2015年，空中客車就發(fā)布了其首個(gè)衍生式設(shè)計(jì)概念證明原型。“仿生隔板”是下一代飛機(jī)隔離板和后座支撐結(jié)構(gòu)，用于分隔乘客艙和飛機(jī)廚房區(qū)域。

最初的設(shè)計(jì)看起來(lái)大有可為——重量比傳統(tǒng)零件輕了45%，但強(qiáng)度相當(dāng)。空中客車估計(jì)，如果將其應(yīng)用在尚未交付的A320飛機(jī)上，這種新的設(shè)計(jì)方法每年可以減少近50萬(wàn)噸的二氧化碳排放量。

空中客車的工作人員對(duì)仿生隔板的安置進(jìn)行測(cè)試

空中客車最初計(jì)劃用金屬增材制造技術(shù)制造新的隔板。但由于制造市場(chǎng)中的一系列變數(shù)以及材料要求，空中客車顯然需要改變制造流程。幸運(yùn)的是，歐特克衍生式設(shè)計(jì)技術(shù)正變得日益成熟，現(xiàn)已能夠在產(chǎn)品開發(fā)的設(shè)計(jì)階段針對(duì)多種先進(jìn)制造技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化。

對(duì)于空中客車而言，這意味著他們可以使用衍生式設(shè)計(jì)為隔板創(chuàng)建一個(gè)3D打印的塑料模具，然后將零件鑄造成可用于飛行的合金。仿生隔板2.0與前代設(shè)計(jì)一樣堅(jiān)固、輕巧，并且可以更經(jīng)濟(jì)地批量生產(chǎn)。

“修改后的設(shè)計(jì)大幅提升了仿生隔板的生產(chǎn)可行性。目前，第一個(gè)原型已經(jīng)投入生產(chǎn)，我們希望能在今年年底之前完成這項(xiàng)工作。”一直負(fù)責(zé)領(lǐng)導(dǎo)與歐特克合作的空中客車設(shè)計(jì)師Bastian Schaefer表示，“當(dāng)下，工藝和技術(shù)的發(fā)展，讓我們到了可以更低的成本制造多個(gè)單元的階段。”

空中客車正在利用衍生式設(shè)計(jì)來(lái)重新考慮飛機(jī)的其他結(jié)構(gòu)部件，包括A320垂直尾翼(VTP)的前緣。飛機(jī)上的VTP(或垂直穩(wěn)定器)的目的是提供方向穩(wěn)定性，并減少由側(cè)向移動(dòng)引起的空氣動(dòng)力學(xué)低效的情況。

基于衍生式設(shè)計(jì)的3D打印垂直尾翼

衍生式設(shè)計(jì)使團(tuán)隊(duì)能夠評(píng)估數(shù)百種均符合VTP剛度、穩(wěn)定性和質(zhì)量目標(biāo)的設(shè)計(jì)方案。

未來(lái)工廠

由于衍生式設(shè)計(jì)對(duì)飛機(jī)部件的改進(jìn)產(chǎn)生了積極的影響，空中客車開始探索該技術(shù)對(duì)其他業(yè)務(wù)的影響。今年年初，空中客車的團(tuán)隊(duì)開始考慮如何將衍生式設(shè)計(jì)應(yīng)用于其工廠的建筑設(shè)計(jì)、布局和工作流程。

首先，他們考察了A350機(jī)翼的裝配線，這條生產(chǎn)線需要大量的人員配置以及好幾種不同的工具?？疾斓哪康氖菫榱伺宄绾螢椴煌腁350裝配多種不同機(jī)翼而配置單個(gè)工廠區(qū)域，并優(yōu)化工具位置和行進(jìn)路徑，以盡量減少擁塞情況。

空中客車開始將注意力轉(zhuǎn)向未來(lái)在其他生產(chǎn)機(jī)庫(kù)中使用該技術(shù)的可能概念。其目標(biāo)是打造一座可擴(kuò)展、自適應(yīng)的工廠，以提高物流流程效率，減輕員工工作負(fù)擔(dān)，最終加快發(fā)動(dòng)機(jī)組裝速度，從而滿足空中客車當(dāng)下和將來(lái)的需求。

空中客車的一個(gè)引擎

空中客車的團(tuán)隊(duì)確定了要使用衍生式設(shè)計(jì)系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)估的10個(gè)限制條件，其中一些條件的重要性更高，比如效率和成本。

•地塊效率——場(chǎng)地邊界內(nèi)和建筑物占地面積之外的可用剩余空間的總量和比例

•建筑成本——對(duì)估算建筑成本至關(guān)重要的功能，包括建筑總面積、單體結(jié)構(gòu)的樹立和大小，以及立面上使用的各種材料的面積

•可持續(xù)性——對(duì)于DGNB/LEED認(rèn)證至關(guān)重要的功能，包括供員工使用的綠色屋頂平臺(tái)、建筑聲學(xué)、熱舒適性、生物多樣性分區(qū)、透水表面和自行車停放處

•員工工作條件——從工作站到洗手間的距離(應(yīng)最小化);從會(huì)議室、咖啡吧、休息室和廚房看到的室外綠地景觀

•物流流程/涂料流/發(fā)動(dòng)機(jī)流(三個(gè)獨(dú)立的限制條件)——各個(gè)工作站之間沿生產(chǎn)順序安排的流動(dòng)路線

•客戶體驗(yàn)——從大廳和其他客戶區(qū)域到裝配站和室外綠地的景觀

•日照——辦公、生產(chǎn)和客戶體驗(yàn)的關(guān)鍵空間中的自然散射光量

•靈活性——建筑物在將來(lái)的擴(kuò)建潛力，尤其是在原始場(chǎng)地范圍內(nèi)

目前，衍生式設(shè)計(jì)為空中客車提供了兩條路徑進(jìn)行考慮：占地面積超出常規(guī)的較大建筑物，或者對(duì)相同的工廠元素經(jīng)過(guò)優(yōu)化、占地更小的矩形面積的建筑物。

空中客車發(fā)動(dòng)機(jī)組裝工廠的渲染圖

Schaefer表示：“衍生式設(shè)計(jì)正幫助我們創(chuàng)建了更可持續(xù)的建筑設(shè)計(jì)，讓我們得以更好地考慮關(guān)鍵的人為因素和工作條件。通過(guò)克服先入為主的觀念和盲點(diǎn)，它還擴(kuò)展了我們的思維方式和設(shè)計(jì)方法。我們知道，無(wú)論我們選擇哪種設(shè)計(jì)，這座工廠都將會(huì)更有效地運(yùn)作，并且建造成本也將會(huì)得到降低。”

對(duì)于空中客車來(lái)說(shuō)，制造和建造的未來(lái)似乎已經(jīng)照進(jìn)現(xiàn)實(shí)。

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關(guān)于歐特克

歐特克致力為廣大設(shè)計(jì)者和制造者提供先進(jìn)的軟件工具。試想那些你曾駕駛過(guò)的高性能汽車，贊嘆過(guò)的摩天大樓，或使用智能手機(jī)觀看過(guò)的精彩電影大片，所有這些都是歐特克數(shù)以百萬(wàn)計(jì)的用戶使用我們的軟件創(chuàng)造的一切。歐特克致力于賦予人們創(chuàng)造任何事物的能力。

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