CAD-program inspirerar till studentdesign av Rover-fordon
För tusentals blivande ingenjörer är NASA Human Exploration Rover Challenge höjdpunkten i deras studentkarriär. Team från gymnasieskolor och högskolor bjuds in för att designa, bygga och testa teknik som gör det möjligt för rovers att arbeta i tuffa miljöer. Det årliga evenemanget arrangeras av NASA:s Marshall Space Flight Center och hölls på U.S. Space & Rocket Center i Huntsville, AL.
Snabbfakta:
Produkt som används: Mastercam Design
Industriell: Utbildning, flyg- och rymdindustrin
Projektdetaljer:
- Utmaningen: Design, byggande och testning av teknik som gör det möjligt för ett människodrivet roverfordon att arbeta i tuffa miljöer för NASA:s Human Exploration Rover Challenge.
- Lösningen: Design med Mastercam
- Fördelar:
- Mastercams Edit Spline-funktion förfinar splines och Sprocket-funktionen hjälper till att skapa geometrier för kedjehjul för att säkerställa passformen i transmissionsbasen.
- En axel i ett stycke av stål designas i CAD för att förhindra brott och förbättra fordonets prestanda.
- Den strömlinjeformade CAD-motorn gör den lätt att använda. Traditionella funktioner konsolideras till några få klick, vilket förenklar komplexa delar.
- Trådmodell, ytmodell och solidmodell möjliggör enkel geometrimodellering och -redigering.
Syftet med tävlingen är att inspirera deltagarna att bli ingenjörer som en dag kommer att designa NASA:s nästa generations rymdsystem. Tävlingen efterliknar de verkliga utmaningar som utforskare ställs inför i den interplanetära rymden. Entry är hopfällbara, pedaldrivna fordon för två personer.
I utmaningen på universitetsnivå deltog 114 lag från hela världen, däribland ett lag från Central Connecticut State University i New Britain, CT. Teamet fick hjälp av ingenjörer från grannföretaget CNC Software, Inc. som har hjälpt CCSU:s roverteam under de senaste åren.
Tristian Sudac, CCSU-student och projektledare för universitetets 12-personers roverteam, säger att hans grupp har designat ett fordon som drivs av en drivlina som liknar en cykels, med en kedja som rör sig mellan två kedjehjul. Rovern är två meter lång och konstruerad nästan helt i kolfiber. Att använda ett starkt och lättviktigt material är avgörande eftersom fordonet måste ta sig fram i tuff topografi och övermäktiga hinder. Till deltagarnas förtjusning har museiföremål införlivats i tävlingsbanan.
Rowan-Cabarrus Community College gör sin del för att hantera arbetskraftskrisen genom att betjäna 25.000 studenter på sju platser i North Carolinas Rowan- och Cabarrus-counties.
“Vi kör faktiskt genom en utställning av en månkrater, vilket är ganska häftigt eftersom det är det närmaste man kommer att köra på månen”, säger Sudac.
Inspirerad av Apollos månfärder och framtida rymdutforskning innehåller den halvmilslånga banan 14 hinder och fem uppgifter, som alla ska utföras med en virtuell syreförbrukning på sex minuter.
“Det finns ett särskilt område som ska efterlikna terrängen på Mars”, tillägger Sudac. “Där finns gigantiska stenblock och om man inte är försiktig eller har ett tillräckligt bra fjädringssystem kan man köra på ett stenblock och totalförstöra sitt fordon på ett ögonblick.”
På banan finns månkratrar, stenblock, sandlådor, stenbäddar, farthinder, erosionsspår, simulerade asteroidrester och en fyra meter hög kulle. Tvåpersonerslag har mål som att samla in vatten- och markprover eller ta foton. För att hantera de nya hindren och kraven i tävlingen skapar CCSU-teamet en robust design av rovern. Robusthet och storlek är av största vikt: alla fordon i tävlingen måste rymmas i ett utrustningsutrymme för landaren (5 ft x 5 ft x 5 ft). CCSU-teamet förlitar sig på CAD-programvara för design av sin rover. En särskild komponent fick särskild uppmärksamhet.
“Vi använder Mastercams CAD-program för att designa axeln, en av de viktigaste delarna för oss”, säger Sudac.
Tidigare hade teamet problem med prestandan på sin roveraxel, som bestod av två eller tre ståldelar. Under en tävling för ett par år sedan uppstod ett axelfel när axeln skars av på båda sidor. I år använde studenterna Mastercam för att designa en axel av ett enda massivt stålstycke.
“På så sätt skulle den inte gå sönder”, säger Sudac. “Och det gjorde den inte heller.”
Sudac och hans team modellerar den blinda axeln i Mastercam. Edit Spline-funktionen används för att förfina splines medan Sprocket-funktionen hjälper till att skapa geometrier för kedjehjul för att säkerställa att de passar in i basen på transmissionen. Eftersom studenterna inte kunde tillverka en 4-axlig del med CCSU:s maskinkapacitet tog de hjälp av CNC Software Inc:s ingenjörer som skapade G-kod och tillverkade roveraxeln.
“När det gäller frivillig maskintid för skolor säger vi väldigt sällan nej”, säger Mark Baker, applikationsingenjör på CNC Software, Inc.
Efter att den tidigare designen misslyckats skapar CCSU-teamet en mer flexibel och hållbar konfiguration och tillverkar axeln från ett enda stycke kromolystål. Bearbetningen av den ¾” x 10″ stora delen på en Mazak Mill-Turn Integrex i100 ST tar två timmar.
Den nya axeln är hjärtat i en helt omdesignad rover. Teamet placerar sig inte bland de 10 bästa i mål, men skapar det första bladfjädringssystemet i kompositmaterial i NASA-utmaningen. Tack vare en strömlinjeformad CAD-motor kunde studenterna dra nytta av programvarans användarvänlighet. Det är enkelt att skapa komplexa delar och trådmodell, ytmodell och solidmodell möjliggör enkel geometrimodellering och redigering.
“Mastercam gör det mycket enkelt för oss att skapa något som inte kommer att misslyckas när vi behöver det för att lyckas”, säger Sudac. “Den klarade det på ett fantastiskt sätt.”
Ke Wang, CNC Softwares chef för applikationsteknik, säger att hans grupps samarbete med CCSU är ömsesidigt fördelaktigt. Medlemmarna i Rover-teamet förbättrar designen och hållbarheten hos sitt fordon och CNC Softwares ingenjörer får en närbild av nästa generations användare av CAD/CAM-programvara. “Att arbeta med studenter öppnar verkligen våra sinnen för hur den unga generationen interagerar med programvaran”, säger Wang.
Framtiden för tillverkningsindustrin ser ljus ut. För att bidra till att stärka den kommer CNC Software, Inc. att fortsätta samarbeta med utbildningsinstitutioner och söka värdefull feedback från nästa generations användare av CAD/CAM.
Offert från kund
“Mastercam gjorde det mycket enkelt för oss att skapa något som vi visste inte skulle misslyckas när vi behövde det för att lyckas. Den klarade det på ett fantastiskt sätt.”
-Tristian Sudac, ingenjörsstudent och projektledare, Central Connecticut State University, New Britain, CT
Related Articles
Medicinsk formtillverkning med hög precision
Översikt...
Tillverkning med människan i fokus: Hur The Gund Company bygger upp kompetens i hela Nordamerika
Översikt...
Gotisk arkitektur Powered by Mastercam
Översikt...