Para recopilar datos vitales de la ciencia de la tierra en todo el mundo, la NASA utiliza un avión no tripulado innovador y rentable. Diseñado por el Laboratorio de Investigación Naval de los EE. UU. Y desarrollado en el Centro de Investigación Ames de la NASA (Moffett Field, California), el avión de investigación remota de evaluación de integración de sistemas (SIERRA) se despliega rutinariamente para misiones de recolección ambiental en regiones remotas o inaccesibles, donde las condiciones son requeridos.
Reto:
El SIERRA ha completado misiones en el Ártico, permaneciendo durante horas a la vez en ambientes extremos para recopilar datos sobre la capa de hielo polar. También se vuela sobre volcanes para mirar en cráteres activos. El objetivo de la NASA es aumentar el tiempo de suspensión de 9-10 horas de SIERRA para obtener información aún más valiosa por vuelo. Para lograr su objetivo, la NASA decidió rediseñar la cubierta del motor para reducir el arrastre y mejorar el ahorro de combustible.
La NASA se acercó a MACH-T3 Engineering ( www.mach-t3.com ) para ayudar a resolver este desafío. MACH-T3, ubicado en Campbell, California, se especializa en modelado de sólidos 3D, análisis de elementos finitos y diseño mecánico. Para acelerar el proceso de diseño, los ingenieros de MACHT3 implementan tecnologías innovadoras de ingeniería inversa, como el software Geomagic Design X , que convierte los escaneos 3D en modelos CAD paramétricos.
Desafío: desarrollar rápidamente un modelo CAD precisoPara diseñar un carenado más aerodinámico, se necesitaba un modelo de CAD en 3D preciso, que constara de todas las dimensiones del motor y las especificaciones de montaje del carenado. Debido a que el motor de SIERRA es un motor de aeronave disponible, la NASA no posee ese modelo.
Los métodos de medición tradicionales para construir un modelo de CAD en 3D habrían sido demasiado intensivos en mano de obra; Los ingenieros de la NASA estimaron que el proceso tomaría al menos 500 horas. Este método implica desmontar el motor, pieza por pieza, y medir manualmente cada pieza. Estas medidas se utilizan luego para reconstruir manualmente un modelo de CAD de la geometría. Normalmente, se requieren múltiples iteraciones en el proceso de modelado, ya que faltan mediciones inexactas de las piezas originales.
MACH-T3 tomó un enfoque diferente. "Al utilizar un escáner láser 3D y un software, podemos realizar ingeniería inversa en el equipo en una fracción del tiempo que lleva realizar esta tarea manualmente", explicó Bobby Machinski, propietario de MACH-T3 Engineering. "La
tecnología 3D innovadora de hoy nos permite obtener fácilmente todos los contornos adecuados y producir rápidamente un modelo CAD para cualquier pieza".
Solución: software 3D Systems
En 2010, MACH-T3 evaluó numerosos escáneres 3D y software para agregar más herramientas a su negocio. Eligieron el software Geomagic Design X porque era el único software en el mercado que podía hacer modelos CAD paramétricos a partir de datos de escaneo 3D.
Las características robustas de Geomagic Design X ahorran tiempo
Una característica única del software es su capacidad para crear un modelo a partir de datos de escaneo 3D incompletos. Los escáneres ópticos 3D no pueden recoger todos los puntos de datos y realizar un escaneo completo debido a diferencias en la textura de la superficie, el color y las líneas de visión obstruidas.
"La belleza de Design X es que una vez que se obtiene suficiente información, no se necesita un cien por ciento de los datos", explicó Machinski. "Design X reconoce la geometría y le permite extraer información del modelo, incluso con datos de escaneo faltantes. El software encuentra las primitivas geométricas automáticamente. Esta capacidad facilita la conversión de los datos a un modelo sólido CAD, ahorrando tiempo y mejorando la precisión ".
El análisis de desviación es otra característica clave del software que ahorra tiempo. Permite al usuario ver rápidamente las desviaciones entre el escaneo sin procesar y el modelo CAD idealizado. "Esta característica nos permite establecer tolerancias según sea necesario. Podemos subir o bajar de nivel para descubrir qué tan cerca estamos del modelo ideal versus el modelo físico ", continuó Machinski. "El software nos permite abordar rápidamente las desviaciones que importan al diseño, ignorar las que no lo hacen y producir un modelo sólido rápidamente".
Tiempo más rápido para CAD
El software Geomagic Design X ayudó a MACH-T3 a capturar los datos que necesitaban y desarrollar rápidamente un modelo CAD. "Todo el proyecto nos llevó 50 horas en lugar de 500, lo que nos permitió alcanzar el éxito en solo el 10% del tiempo que nos hubiera llevado en comparación con el uso de medios convencionales", concluyó Machinski. "La NASA estaba encantada cuando completamos el proyecto tan rápido. El modelo del motor fue completo, preciso y les permitió realizar un diseño de carenado mejorado que se adapta perfectamente a todos los componentes del motor del SIERRA ".
La NASA está ahora un paso más cerca en el rediseño de la cobertura de SIERRA. Utilizando la geometría detallada y precisa del motor 3D CAD para crear el nuevo diseño aerodinámico del carenado, SIERRA pronto realizará misiones de muestreo atmosférico aún más largas sobre los volcanes y el reconocimiento del hielo en el Ártico.
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