歐特克攜空中客車展示衍生式設(shè)計對制造和建造帶來的積極影響

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

空中客車的一個機翼工廠

近日，在美國拉斯維加斯舉辦的Autodesk University( 歐特克AU大師匯)上，空中客車詳細展示了其如何使用衍生式設(shè)計來應對復雜的工程、架構(gòu)和系統(tǒng)等方面帶來的挑戰(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，同時還能更好地滿足員工的需求，并減少對環(huán)境帶來的負面影響。

作為目前工作的一部分，空中客車正在重新構(gòu)想飛機的多個結(jié)構(gòu)部件，并應用歐特克的衍生式設(shè)計開發(fā)超出性能和安全標準的更輕量的零件。在航空航天這個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環(huán)境帶來的不利影響提供了巨大的機會。

除了改進飛機零件構(gòu)造，空中客車還將視野擴大到了零件制造的過程和空間上。空中客車正用衍生式設(shè)計來規(guī)劃經(jīng)DGNB(德國可持續(xù)建筑評價標準)和LEED(能源與環(huán)境設(shè)計先鋒)認證的自適應工廠，并簡化物流環(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)布了其首個衍生式設(shè)計概念證明原型。“仿生隔板”是下一代飛機隔離板和后座支撐結(jié)構(gòu)，用于分隔乘客艙和飛機廚房區(qū)域。

最初的設(shè)計看起來大有可為——重量比傳統(tǒng)零件輕了45%，但強度相當?？罩锌蛙嚬烙嫞绻麑⑵鋺迷谏形唇桓兜腁320飛機上，這種新的設(shè)計方法每年可以減少近50萬噸的二氧化碳排放量。

空中客車的工作人員對仿生隔板的安置進行測試

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

對于空中客車而言，這意味著他們可以使用衍生式設(shè)計為隔板創(chuàng)建一個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)計一樣堅固、輕巧，并且可以更經(jīng)濟地批量生產(chǎn)。

“修改后的設(shè)計大幅提升了仿生隔板的生產(chǎn)可行性。目前，第一個原型已經(jīng)投入生產(chǎn)，我們希望能在今年年底之前完成這項工作。”一直負責領(lǐng)導與歐特克合作的空中客車設(shè)計師Bastian Schaefer表示，“當下，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單元的階段。”

空中客車正在利用衍生式設(shè)計來重新考慮飛機的其他結(jié)構(gòu)部件，包括A320垂直尾翼(VTP)的前緣。飛機上的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)向移動引起的空氣動力學低效的情況。

基于衍生式設(shè)計的3D打印垂直尾翼

衍生式設(shè)計使團隊能夠評估數(shù)百種均符合VTP剛度、穩(wěn)定性和質(zhì)量目標的設(shè)計方案。

未來工廠

由于衍生式設(shè)計對飛機部件的改進產(chǎn)生了積極的影響，空中客車開始探索該技術(shù)對其他業(yè)務(wù)的影響。今年年初，空中客車的團隊開始考慮如何將衍生式設(shè)計應用于其工廠的建筑設(shè)計、布局和工作流程。

首先，他們考察了A350機翼的裝配線，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裝配多種不同機翼而配置單個工廠區(qū)域，并優(yōu)化工具位置和行進路徑，以盡量減少擁塞情況。

空中客車開始將注意力轉(zhuǎn)向未來在其他生產(chǎn)機庫中使用該技術(shù)的可能概念。其目標是打造一座可擴展、自適應的工廠，以提高物流流程效率，減輕員工工作負擔，最終加快發(fā)動機組裝速度，從而滿足空中客車當下和將來的需求。

空中客車的一個引擎

空中客車的團隊確定了要使用衍生式設(shè)計系統(tǒng)進行評估的10個限制條件，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——對于DGNB/LEED認證至關(guān)重要的功能，包括供員工使用的綠色屋頂平臺、建筑聲學、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(應最小化);從會議室、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)動機流(三個獨立的限制條件)——各個工作站之間沿生產(chǎn)順序安排的流動路線

•客戶體驗——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)和客戶體驗的關(guān)鍵空間中的自然散射光量

•靈活性——建筑物在將來的擴建潛力，尤其是在原始場地范圍內(nèi)

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

空中客車發(fā)動機組裝工廠的渲染圖

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

對于空中客車來說，制造和建造的未來似乎已經(jīng)照進現(xiàn)實。

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關(guān)于歐特克

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