Oprogramowanie CAD inspiruje do stworzenia zaprojektowanego przez studentów pojazdu Rover
Dla tysięcy aspirujących inżynierów konkurs NASA Human Exploration Rover Challenge jest najważniejszym wydarzeniem w ich studenckiej karierze. Zespoły ze szkół średnich i uczelni wyższych są zapraszane do projektowania, budowania i testowania technologii, które umożliwiają łazikom działanie w trudnych warunkach. Coroczne wydarzenie, organizowane przez Centrum Lotów Kosmicznych Marshall NASA, odbyło się w Centrum Kosmicznym i Rakietowym USA w Huntsville, AL.
Szybkie fakty:
Używany produkt: Mastercam Design
Przemysł: Edukacja, Lotnictwo i kosmonautyka
Szczegóły projektu:
- Wyzwanie: Zaprojektuj, zbuduj i przetestuj technologie, które umożliwią napędzanemu przez człowieka łazikowi działanie w trudnych warunkach środowiskowych w ramach programu NASA Human Exploration Rover Challenge.
- Rozwiązanie: Projekt Mastercam
- Korzyści:
- Funkcja Mastercam Edit Spline udoskonala splajny, a funkcja Sprocket pomaga tworzyć geometrie dla kół zębatych, aby zapewnić dopasowanie do podstawy przekładni.
- Jednoczęściowa stalowa oś została zaprojektowana w oprogramowaniu CAD, aby zapobiec pęknięciom i poprawić ogólne osiągi pojazdu.
- Usprawniony silnik CAD zapewnia łatwość użytkowania. Tradycyjne funkcje są skonsolidowane w kilku kliknięciach, upraszczając złożone części.
- Modelowanie szkieletowe, powierzchniowe i bryłowe umożliwia proste modelowanie i edycję geometrii.
Misją konkursu jest zainspirowanie uczestników do zostania inżynierami, którzy pewnego dnia będą projektować systemy kosmiczne nowej generacji NASA. Konkurs naśladuje rzeczywiste wyzwania stojące przed odkrywcami w przestrzeni międzyplanetarnej. Prace konkursowe to dwuosobowe, składane pojazdy napędzane pedałami.
W wyzwaniu na poziomie uczelni zarejestrowało się 114 zespołów z całego świata, w tym zespół z Central Connecticut State University w New Britain, CT. Pomagali mu inżynierowie z sąsiedniej firmy CNC Software, Inc, którzy od kilku lat wspierają zespół łazików CCSU.
Tristian Sudac, student CCSU i lider projektu 12-osobowego zespołu łazików uniwersyteckich, mówi, że jego grupa zaprojektowała pojazd, który działa na układzie napędowym podobnym do rowerowego, wykorzystując łańcuch poruszający się między dwoma zębatkami. Łazik ma pięć stóp długości i jest zbudowany niemal w całości z włókna węglowego. Użycie mocnego i lekkiego materiału ma kluczowe znaczenie, ponieważ pojazd musi pokonywać trudną topografię i przeszkody nie z tego świata. Ku uciesze uczestników, w tor wyścigowy wkomponowano eksponaty muzealne.
Rowan-Cabarrus Community College przyczynia się do rozwiązania kryzysu na rynku pracy, obsługując 25 000 studentów w siedmiu lokalizacjach w hrabstwach Rowan i Cabarrus w Karolinie Północnej.
“W rzeczywistości przejeżdżamy przez wystawę kraterów księżycowych, co jest całkiem fajne, ponieważ jest to najbardziej zbliżone do jazdy po księżycu” – powiedział Sudac.
Zainspirowany misjami księżycowymi Apollo i przyszłymi eksploracjami kosmosu, półkilometrowy tor zawiera 14 przeszkód i pięć zadań, które należy wykonać, korzystając z wirtualnego sześciominutowego zapasu tlenu.
“Istnieje specjalny obszar imitujący teren Marsa”, dodaje Sudac. “Znajdują się tam gigantyczne głazy i jeśli nie jesteś ostrożny lub nie masz wystarczająco dobrego systemu zawieszenia, możesz uderzyć w głaz i całkowicie zniszczyć swój pojazd w ciągu jednej chwili”.
Na torze znajdują się kratery księżycowe, głazy, piaskownice, podłoża skalne, progi zwalniające, koleiny erozyjne, symulowane odłamki asteroid i czterometrowe wzgórze. Dwuosobowe zespoły mają za zadanie zbierać próbki wody i gruntu lub robić zdjęcia. Aby poradzić sobie z nowymi przeszkodami i wymaganiami, zespół CCSU stworzył solidną konstrukcję łazika. Wytrzymałość i rozmiar są najważniejsze: wszystkie pojazdy muszą zmieścić się we wnęce na sprzęt lądownika (5 stóp x 5 stóp x 5 stóp). Zespół CCSU polega na oprogramowaniu CAD przy projektowaniu swojego łazika. Szczególną uwagę poświęcono jednemu komponentowi.
“Używamy oprogramowania Mastercam CAD do projektowania osi, jednej z najważniejszych dla nas części” – mówi Sudac.
W przeszłości zespół miał problemy z wydajnością osi łazika, która składała się z dwóch lub trzech stalowych elementów. Podczas wyścigu kilka lat temu doszło do awarii wału, gdy oś ścięła się po obu stronach. W tym roku studenci wykorzystali Mastercam do zaprojektowania wału z jednego kawałka stali.
“W ten sposób nie pęknie” – powiedział Sudac. “I tak się nie stało”.
Sudac i jego zespół modelują ślepy wał w Mastercam. Funkcja Edit Spline jest używana do udoskonalania splajnów, podczas gdy funkcja Sprocket pomaga tworzyć geometrie dla kół zębatych, aby zapewnić, że będą one pasować do podstawy przekładni. Nie mogąc wyprodukować 4-osiowej części za pomocą maszyn CCSU, studenci zwrócili się o pomoc do inżynierów CNC Software Inc., którzy stworzyli kod G i wyprodukowali oś łazika.
“Jeśli chodzi o dobrowolny czas pracy maszyn dla szkół, bardzo rzadko odmawiamy” – powiedział Mark Baker, inżynier ds. zastosowań w CNC Software, Inc.
Po tym, jak poprzedni projekt zawiódł, zespół CCSU stworzył bardziej elastyczną, trwałą konfigurację i wyprodukował oś z jednego litego kawałka stali chromoly. Obróbka części ¾” x 10″ na frezarce Mazak Mill-Turn Integrex i100 ST zajmuje dwie godziny.
Nowa oś jest sercem całkowicie przeprojektowanego łazika. Zespół nie znalazł się w pierwszej dziesiątce, ale stworzył pierwszy kompozytowy system zawieszenia piórowego w wyzwaniu NASA. Dzięki usprawnionemu silnikowi CAD, studenci skorzystali z łatwości obsługi oprogramowania. Tworzenie złożonych części jest uproszczone, a modelowanie szkieletowe, powierzchniowe i bryłowe umożliwia proste modelowanie i edycję geometrii.
“Mastercam bardzo ułatwia nam stworzenie czegoś, co nie zawiedzie, gdy tego potrzebujemy” – powiedział Sudac. “Sprawdził się znakomicie”.
Ke Wang, kierownik ds. inżynierii aplikacji w CNC Software, mówi, że współpraca jego grupy z CCSU jest korzystna dla obu stron. Członkowie zespołu Rover poprawiają konstrukcję i trwałość swojego pojazdu, a inżynierowie CNC Software mają okazję przyjrzeć się z bliska następnemu pokoleniu użytkowników oprogramowania CAD/CAM. “Praca ze studentami naprawdę otwiera nam umysły na temat interakcji młodego pokolenia z oprogramowaniem” – mówi Wang.
Przyszłość produkcji rysuje się w jasnych barwach. Aby ją wzmocnić, CNC Software, Inc. będzie nadal współpracować z instytucjami edukacyjnymi i poszukiwać cennych informacji zwrotnych od następnej generacji użytkowników CAD/CAM.
Cytat klienta
“Mastercam bardzo ułatwił nam stworzenie czegoś, o czym wiedzieliśmy, że nie zawiedzie, gdy tego potrzebowaliśmy. Sprawdził się znakomicie”.
-Tristian Sudac, student inżynierii i lider projektu, Central Connecticut State University, New Britain, CT
Related Articles
Precyzyjna produkcja form medycznych
Przegląd...
Produkcja oparta na ludziach: Jak firma Gund buduje doskonałość w Ameryce Północnej
Przegląd...
Gothic Architecture Powered by Mastercam
Przegląd...