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Optimierung eines interplanetaren Landemoduls mit Generative Design

Customer Story

Das Jet Propulsion Laboratory (JPL) nutzte Generative Design um die Masse eines Landemoduls um 35% zu reduzieren.

Können wir mit künstlicher Intelligenz Konstruktionen für die Erforschung des Weltraums zu optimieren? Autodesk und JPL testen generatives Design bei der Entwicklung eines Landemoduls, das die extrem hohen Anforderungen der Raumfahrt erfüllen muss.

Die Suche nach außerirdischem Leben wird ausgeweitet

Nach Meinung der Wissenschaftler könnte außerirdisches Leben auf den Monden von Saturn und Jupiter möglich sein – hunderte von Millionen Kilometer von der Erde entfernt. Ein Landemodul in solch abgelegene Bereiche zu befördern bringt große technische Herausforderungen mit sich.

Ein interplanetares Landemodul muss komplizierte Funktionen ausführen, und das bei sehr tiefen Temperaturen. Gleichzeitig muss er dabei Strahlungen aushalten, die tausendfach höher sind als auf der Erde und über ausreichend Treibstoff verfügen. Das Gewicht beim Abheben ist ein zentraler Faktor. Jedes Kilogramm Masse, das bei der Tragstruktur eingespart wird, ermöglicht mehr Nutzlast in Form wissenschaftlichen Geräten und Instrumenten für die Suche nach Leben außerhalb der Erde.

Um diese Aufgabe zu lösen, haben sich das JPL und Autodesk zu einem mehrjährigen Forschungsprojekt zusammengeschlossen, um mit Autodesks Generative Design neue Ansätze in der Konstruktion und Fertigung für die Raumfahrt zu erforschen.

Neue Ansätze für die Konstruktion eines Landemoduls

Generatives Design ist ein relativ neuer Designansatz, der maschinelle Intelligenz und Cloud Computing nutzt, um schnell eine breite Palette von Designlösungen zu generieren, die den spezifischen Anforderungen der Ingenieure entsprechen. Dies ermöglicht den Entwicklungsteams, deutlich mehr Konstruktionslösungen zu erkunden, die an die Fertigungs- und Leistungsanforderungen gebunden sind, die von den Ingenieuren oder der Umgebung vorgegeben werden.

Generatives Design wird oft mit dem 3D-Druck in Verbindung gebracht, der sich gut für die komplexen, organisch wirkenden Formen eignet. Die Software gibt dem Anwender aber auch die Möglichkeit, Einschränkungen für andere Fertigungsprozesse festzulegen. "Wir sind jetzt in der Lage, unseren Kunden bei der Lösung ihrer vielfältigen Fertigungsengpässe zu helfen, da neben dem 3D-Druck auch gleichzeitig Lösungen für die CNC-Bearbeitung und Gussverfahren erstellt werden.", erklärt Davis.

Generative Design for Manufacturing

Beschleunigen Sie Ihre Produktentwicklung

Ingenieure und Konstrukteure können nur begrenzt Zeit, Ressourcen und Energie aufwenden, um  bestimmte Konstruktionsaufgaben zu lösen und dabei alle möglichen Konstruktions- und Fertigungsoptionen zu evaluieren.

Generatives Design ist eine neuartige  Technologie, die das Potenzial besitzt, den bisherigen Stand der Technik bei Konstruktion und Fertigung zu verändern. Konstrukteure und Ingenieure werden nicht länger durch ihre Vorstellungskraft, bisherigen Konstruktionen oder Erfahrungen eingeschränkt.

Reduktion der Masse des Landemoduls um 35 %

Während andere Softwareprogramme ein einzelnes Teil hinsichtlich Steifigkeit und Gewicht optimieren können, bietet Autodesks Generative Design Technologie die einzigartige Möglichkeit alternative Konstruktionsstrategien zu berücksichtigen und eine ganze Reihe von praktikablen Lösungen zu produzieren, und nicht nur eine einzige optimierte Version.

Für das Landemodul-Projekt experimentierte das JPL-Team mit der Generative Design Technologie um Lösungen für mehrere Strukturkomponenten zu untersuchen, einschließlich der internen Struktur, die die wissenschaftlichen Instrumente hält, und der Außenstruktur, die die Landerbeine mit der Hauptnutzlast verbindet. Verglichen mit dem ursprüngliche Design, konnte das Team die Masse der externen Struktur um 35% reduzieren.

Dem Team ging es nicht um geringfügige Verbesserungen. Die Bereitstellung von Software-Tools , mit denen das JPL eine Gewichtsreduktion von 30 % oder mehr erreichen würde,brachte uns seine Aufmerksamkeit. . Dieses Projekt zeigt, dass man mit Autodesk-Technologien Gewichtseinsparungen in dieser Größenordnung erzielen kann.“
 
- Mark Davis, Senior Director of Industry Research, Autodesk