DUBAI, DECEMBER 16, 2015— Airbus, the leading aircraft manufacturer, has collaborated with 3D design and engineering software leader Autodesk to create the world’s largest 3D printed airplane cabin component. Dubbed as the ‘bionic partition,’ the component was created with custom algorithms that generated a design that mimics cellular structure and bone growth, and then produced using additive manufacturing techniques.
According to Autodesk senior executives, the cabin’s pioneering design and manufacture process renders the structure stronger and more light-weight than would be possible using traditional processes. The partition is a dividing wall between the seating area and the galley of a plane and holds the jump seat for the cabin attendants. As with many aircraft components, the partition has incredible design and structural requirements, including specific cutouts and weight limits, making the generative design approach particularly appropriate.
In air travel, reducing weight means reducing fuel use. Designed in a structurally-strong, but lightweight micro-lattice shape, Airbus’ new bionic partition is 45 per cent (30 kg) lighter than current designs. When applied to the entire cabin and to the current backlog of A320 planes, Airbus estimates that the new design approach can save up to 465,000 metric tons of C02 emissions per year, the equivalent of taking about 96,000 passenger cars off the road for one year.
Jeff Kowalski, Chief Technology Officer, Autodesk, said, “Generative design, additive manufacturing and the development of new materials are already transforming the shape of manufacturing and innovative companies like Airbus are showing what is possible. This is not just an interesting hypothetical experiment – this is a fully functioning component we can expect to see being deployed in aircraft in the very near future. We’re looking forward to further collaboration with Airbus on new components and designs for current and future aircraft.”
The new bionic partition uses Scalmalloy®, a second-generation aluminium-magnesium-scandium alloy created by APWorks, an Airbus subsidiary focused on additive manufacturing and advanced materials. Scalmalloy® is specifically designed for use in 3D printing and offers outstanding mechanical properties, meaning that it will stretch more before breaking. This is the first time it has been used on a large scale inside an aircraft component.
The ability to harness infinite numbers of central processing units (CPUs) through cloud computing have made possible incredible advances in design and engineering. Generative design capitalizes on the cloud to compute very large sets of design alternatives – hundreds to thousands – that meet specific goals and constraints. Generative design can explore new solutions that even experienced designers might not have considered, while improving design quality and performance. Because the designs created are nearly impossible to manufacture using traditional methods, additive manufacturing techniques like 3D printing are critical to generative design’s success.
“At Airbus we are always looking to push the boundaries of new technologies and explore how we can best innovate,” said Peter Sander, VP for Emerging Technologies & Concepts, Airbus. “The collaboration with Autodesk, APWorks and Concept Laser has proved very successful. Autodesk brings generative design technology and a real understanding of additive manufacturing, which is crucial to turning great concepts into real products. These technologies will ultimately revolutionize the way we design and build aircraft, enabling improvements in fuel efficiency, passenger comfort and a drastic reduction in the environmental footprint of air transport overall.”
The first phase of testing of the partition has been successfully completed. Further testing will be conducted next year, including a test flight. The bionic partition project is a joint collaboration between Autodesk, Airbus, APWorks and The Living, an Autodesk studio which specializes in applying generative design and new technologies across a wide range of fields and applications.
"أوتوديسك" و"أيرباص" تعرضان مستقبل التصميم والتصنيع الجوي من خلال مكون لمقصورة الطائرة تم إنتاجه بالطباعة ثلاثية الأبعاد
16 ديسمبر 2015
تعاونت "أيرباص"، المصنّع العالمي للطائرات، مع "أوتوديسك"، الشركة المنتجة لبرامج الرسم الهندسي والتصميم ثلاثي الأبعاد، لإنتاج أكبر مكوّن لمقصورة طائرة بالطباعة ثلاثية الأبعاد في العالم. وتم إنتاج هذا المكوّن، أو ما يعرف بـ "الحاجز الحيوي"، باستخدام خوارزميات مخصّصة عملت على إنتاج تصميم يحاكي بنية الخلية ونمو العظام، ومن ثم تم إنتاجه باستخدام تقنيات التصنيع بالإضافة.
ووفقاً لكبار المسؤولين في شركة "أوتوديسك"، فإن عملية التصميم والتصنيع الرائدة لمكوّن المقصورة تجعل من الهيكل أكثر قوة وأخف وزناً مما هو ممكن باستخدام العمليات التقليدية. والحاجز الذي تم تصميمه هو عبارة عن جدار فاصل بين منطقة الجلوس ومطبخ الطائرة ويحمل المقعد القابل للطي للموجودين في المقصورة. وكما هو الحال مع العديد من مكونات الطائرة، يتميّز هذا الحاجز بمتطلبات تصميمية وهيكلية لافتة، بما في ذلك القواطع المحددة وحدود الوزن، ما يجعل من أسلوب التصميم التوليدي ملائماً تماماً.
ويعني تخفيض الوزن خلال الرحلات الجوية تخفيضاً في استخدام الوقود. ويعد "الحاجز الحيوي" الجديد لـ "أيرباص" والذي يتميز بقوته الهيكلية وشكله الشبيه بالشبكية الدقيقة، أخف بمقدار 45% (30 كغ) من التصاميم الحالية. وعند تطبيقه على كامل المقصورة في مشروع طائرات "أيرباص أيه 320" قيد التنفيذ، فإن شركة "أيرباص" تتوقع أن تحد طريقة التصميم الجديدة من انبعاث 465,000 طن متري من ثاني أكسيد الكربون كل عام، أي ما يعادل انبعاث غاز ثاني أكسيد الكربون من حوالي 96,000 سيارة ركاب لمدة عام.
وقال جيف كوالسكي، مدير التقنية في شركة "أوتوديسك": "يعمل التصميم التوليدي والتصنيع بالإضافة وتطوير مواد جديدة على إحداث تحول في طرق التصنيع، حيث تظهر شركات مثل "أيرباص" ما يمكن أن تحدثه مثل هذه التقنيات. وما تم تصنيعه ليس تجربة افتراضية مثيرة للاهتمام، بل هو أحد المكونات الذي يعمل بشكل كامل ويمكن أن نتوقع تطبيقه في الطائرات في المستقبل القريب. ونتطلع إلى مزيد من التعاون مع "أيرباص" من أجل إنتاج مكونات وتصاميم جديدة متعلقة بحاضر ومستقبل الطيران".
ويستخدم "القسم الحيوي" الجديد مادة "سكالمالوي"، وهي عبارة عن مزيج معدني من الألمنيوم والمغنيزيوم والسكانديوم وتم إنتاجها من قبل "أيه. بي. وركس"، إحدى الشركات التابعة لـ "أيرباص" والتي تركز على التصنيع بالإضافة وإنتاج المواد المتطورة. وتم تصميم مادة "سكالمالوي" خصيصاً للاستخدام في عمليات الطباعة ثلاثية الأبعاد وهي تتميز بخواصها الميكانيكية الفريدة، ما يعني أنها تتمدد أكثر قبل أن تنكسر. وهذه هي المرة الأولى التي يتم استخدام هذه المادة على نطاق واسع داخل مكونات الطائرات.
ونظراً للقدرة على الاستفادة من أعداد لا حصر لها من وحدات المعالجة المركزية من خلال الحوسبة السحابية، فإنه بات بالإمكان إحداث تقدم مذهل في مجال التصميم والهندسة. وتستفيد عملية التصميم التوليدي من البيئة السحابية من أجل حساب مجموعات كبيرة جداً من بدائل التصميم- مئات إلى آلاف العمليات- والتي تلبي الأهداف والقيود المحددة. ويمكن من خلال التصميم التوليدي استكشاف حلول جديدة ربما لم تخطر على بال المصممين ذوي الخبرة، إلى جانب تحسين جودة وأداء التصميم. ولأنه من المستحيل تقريباً إنتاج التصاميم التي تم إنشاؤها بالطرق التقليدية، فإن تقنيات التصنيع بالإضافة مثل الطباعة ثلاثية الأبعاد تعد عوامل حاسمة لنجاح عمليات التصميم التوليدي.
وقال بيتر ساندر، نائب رئيس قسم التقنيات والمفاهيم الناشئة لدى شركة "أيرباص": "نتطلع دائماً إلى الاستفادة من التقنيات الجديدة واستكشاف كيفية ممارسة الابتكار باستخدام هذه التقنيات. وأثبت تعاوننا مع "أوتوديسك" و"أيه. بي. وركس" و"كونسبت ليزر" نجاحه الكبير، حيث تقدم "أوتوديسك" تكنولوجيا التصميم التوليدي ولديها خبرة واسعة في مجال التصنيع بالإضافة، وهو أمر هام لتحويل الأفكار الكبرى إلى منتجات حقيقية. وستحدث هذه التقنيات ثورة في طريقة تصميم وبناء الطائرات، الأمر الذي سيحدث تحسينات في كفاءة استخدام الوقود وراحة المسافرين وتخفيض كبير في البصمة البيئية لقطاع النقل الجوي عموماً".
وتم إكمال المرحلة الأولى من اختبار "الحاجز الحيوي" بنجاح، وسيتم إجراء المزيد من التجارب في العام المقبل، بما في ذلك القيام برحلة جوية تجريبية. ويعد مشروع "الحاجز الحيوي" نتاج تعاون مشترك بين "أوتوديسك" و"أيرباص" و"أيه. بي. وركس" و"ذا ليفنغ"، الاستوديو التابع لـ "أوتوديسك" والمتخصص في تطبيق التصميم التوليدي والتكنولوجيات الجديدة عبر مجموعة واسعة من المجالات والتطبيقات.
