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利用 Altair 解决方案优化 Schiebel 的 Camcopter® S-100 设计

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技术
  • 分析与建模 - 数字孪生/模拟
适用行业
  • 建筑物
  • 建筑与基础设施
适用功能
  • 产品研发
  • 质量保证
用例
  • 添加剂制造
  • 制造过程模拟
服务
  • 系统集成
  • 测试与认证
关于客户
Schiebel Group 是一家无人机系统 (UAS) 制造商,总部位于奥地利维也纳。该公司因为国防和人道主义领域制造可靠且成熟的产品而建立了国际声誉。为了实现其技术先进产品的精确设计和可靠性能,Schiebel 使用各种高端制造技术,例如金属增材制造 (AM) 和先进的仿真解决方案来开发和构建 CAMCOPTER® S-100。自 2020 年起,Schiebel 借助内部金属 3D 打印机为 S-100 转子发动机制造起落架支架和钛零件,具有最大的耐用性和功率输出,同时重量和尺寸尽可能最小。
挑战
Schiebel Group 是一家位于奥地利维也纳的无人机系统 (UAS) 制造商,在优化 CAMCOPTER® S-100 的设计方面面临着重大挑战。 S-100 是一种活跃于整个欧洲的空中系统,其飞行距离必须达到 160 公里,飞行时间超过 8 小时。这需要可靠、稳健的车辆架构和燃料供应。除了功能要求外,Schiebel 还希望 S-100 尽可能轻,以增加车辆的行驶范围。此外,Schiebel 必须确保其产品符合多项国家法规,包括欧盟航空安全局 (EASA) 的轻型无人机操作员证书 (LUC)。 LUC 包括有关安全操作、控制系统可靠性和飞行许可的指南。为了满足这些苛刻的开发目标并让 Schiebel 将今天的 S-100 带到未来,该公司需要采用多学科设计方法。
解决方案
为了应对这一挑战,Schiebel 将 Altair 解决方案与 3D 打印相结合。工程师们进行了一系列模拟,特别是为了优化增材制造发动机零件的设计。利用 Altair 的拓扑优化结构设计工具,Schiebel 在保持高刚度水平的同时显着减轻了重量,实现了稳健的设计。然后使用 Altair CFD™ 通过层流和湍流模拟以及共轭传热模拟对系统进行评估。然后使用 Altair® MotionView® 和 Altair® MotionSolve® 对接触、非线性有限元 (NLFE) 和复杂动态系统进行建模。 Schiebel 还利用他们对 APA 解决方案的访问权,并应用 Amphyon 等工具来模拟增材制造工艺,包括对零件进行预变形以达到所需的精度。 Amphyon 还用于热应力模拟,使工程师能够识别热热点并模拟支撑结构的强度。
运营影响
  • Thanks to the Altair solutions, Schiebel was able to develop and manufacture engine parts with an optimized, bionic structure and an exceptional product design, providing its customers with a reliable, lightweight air vehicle. The combined use of additive manufacturing and simulation driven design not only reduced the component weight by up to 50% while increasing stiffness and strength by also 50%, but also significantly reduced the design process time. Another major benefit of this simulation approach is the reduction in printing costs, as Amphyon’s simulations identify issues that might arise during printing before they occur, thus avoiding additional print jobs due to manufacturing defects.
数量效益
  • 50% reduction in component weight
  • 50% increase in stiffness and strength
  • 2 months time reduction in the design process

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