A SpaceX célja, hogy forradalmasítsa a kereskedelmi űripart olyan rakétákkal, amelyek tizedére csökkentik az indítás költségeit. Ehhez választották ki a Siemens NX, Teamcenter és Simcenter rendszereket.

Olcsó rakéták változtatják meg a szabályokat

A Space Exploration Technologies (SpaceX) egy magántulajdonban lévő hordozórakéta-fejlesztő és indítási szolgáltató, amelynek ambiciózus célja van: forradalmasítani a kereskedelmi űripart. A céget Elon Musk alapította, akinek korábbi üzletágai (PayPal és Zip2 Corp.) lehetővé tették számára, hogy bekerüljön az űrkutatási piacra. Musk 2002-ben indította el a SpaceX-et.

A Falcon1 kétfokozatú, folyékony oxigénnel és kerozinnal működő rakéta fél tonnát képes alacsony Föld körüli pályára emelni, körülbelül 6 millió dolláros áron. Ez a jelenleg elérhető egyéb lehetőségek árának egyharmada. A rakétákat mind a Csendes-óceán déli részén található Kwajalein-atollról indították. A SpaceX a Falcon 9 rakétát is fejleszti, amely a közepes és nehéz kategóriájú indítási piacot támogatja. A SpaceX elnyerte a NASA COTS szerződését. A SpaceX-et kifejezetten a NASA választotta ki a rakományok Nemzetközi Űrállomásra (ISS) történő szállításának és visszaszállításának demonstrálására és hosszútávú biztosítására. A NASA belátta, hogy a rendszer a Dragon űrhajóval alkalmas személyzet Nemzetközi Űrállomásra és onnan történő szállítására is. Ennek köszönhetően a NASA a 2010-es űrrepülőgép leszerelések után képes maradt az ISS üzemeltetésére.

CAD/CAM rendszer kiválasztás

Eredetileg a SpaceX tervezői egy középkategóriás számítógéppel segített tervező (CAD) programmal próbálták fejleszteni a Falcon 1-et. Miután körülbelül egy évig frusztrálóak voltak az olyan összeállítások, amelyek betöltése több mint egy órát vett igénybe (vagy ami még rosszabb, a létrehozásuk után nem nyíltak meg), a vállalat hatékonyabb szoftverek keresésére kezdett. Chris Thompson, a SpaceX fejlesztési műveletekért felelős alelnöke tudta, hogy amellett, hogy hatékonyabb tervezőszoftverre van szüksége, a vállalat eljutott arra a pontra, hogy megoldást kell találnia a Falcon 1 projekt részét képező növekvő mennyiségű tervezési adat, specifikáció, CNC program, folyamat stb. kezelésére.

Bár Thompson és kollégái külön-külön értékelték a CAD, a végeselemes analízis (FEA) és a termékadat-kezelési (PDM) megoldásokat, végül a Siemens PLM Software összes technológiáját választották egy felügyelt fejlesztési környezet létrehozásához. A termékéletciklus-kezelési (PLM) megoldás magában foglalta az NX szoftvert (beleértve az NX Nastran-t, a Simcentert), és a Teamcenter szoftvert. „Mindenkinek tetszett az NX funkcionalitása és felhasználói felülete” – mondja Thompson. „Ezután elvégeztünk egy önálló PDM szoftver értékelést, és a Teamcenter egyértelműen győzött. Véleményünk szerint nem volt összehasonlítás a versenytársakkal.

Az elemzés frontján a Femap és a Nastran voltak a „biztos győztesek”, nemcsak a széleskörű iparági elfogadottság, hanem a könnyű használhatóság és a támogatás szempontjából is.”

Az NX kezeli a teljes rakétát

A SpaceX az NX-ben modellezte a teljes Falcon 1 és Falcon 9 rakétákat, valamint a Dragon kapszulát. A szoftvernek gond nélkül kell kezelnie több mint 25 000 alkatrészből álló
összeállítást. „Nagyon fontos, hogy egy ilyen méretű összeállítással időben lehessen dolgozni” – mondja Thompson. „A teljes összeállítás betöltése mindössze öt-tíz percet vesz igénybe.” A betöltés után a rakéta virtuális makettje lehetővé teszi a tervezők számára, hogy könnyen megtalálják az ütközéseket. A nagy összeállításokkal való munka egyik fő előnye a „kontextusban történő tervezés”, amely lehetővé teszi a különböző alkatrészek fejlesztését és elkészítését, mindezt az összeállításban való munka közben.

A kontextusban történő tervezés azonnali visszajelzést jelent az illeszkedéssel és a megvalósíthatósággal kapcsolatban. Ezzel szemben, ha nem lehet az összes releváns alkatrészt a kérdéses terület köré behelyezni, az alkatrészek pontos illeszkedésének megtervezése sokkal nehezebb és időigényesebb feladat. Az NX összeszerelési erősségei mellett a SpaceX tervezői az NX-et mozgásszimulációra is használják, például az első és a második fokozat közötti távolság szimulálására, hogy tovább ellenőrizhessék munkájukat.

A SpaceX más módokon is hasznosítja az NX-adatait. A gyártóüzemben dolgozó technikusok az NX-modelleket vizsgálják a rakéta építése közben, hogy jobban megértsék a belső működését. Ez különösen hasznos például a csövek és vezetékek útvonalainak megtekintéséhez a rakétán belül. A SpaceX megmunkált fémmodelleket gyárt, amelyeket marketing célokra használ, és SLA-módokat is gyártott. A modelleket gyártó cég közvetlenül az NX geometriájából dolgozik. Ezenkívül a SpaceX-nek van egy videója, amely a Falcon 1 indítást szimulálja. A videót készítő cég a rakéta drótvázas modelljét importálta natív NX formátumban az animációs szoftverébe.

A felügyelt fejlesztői környezet elősegíti az együttműködést

A Teamcenter a Falcon tervezésével és gyártásával kapcsolatos összes dokumentáció – CAD modellek, specifikációk stb. – tárhelye. „Hasznos, ha egy Word-dokumentumot vagy egy gépi programot egy alkatrészhez lehet társítani” – mondja Thompson. „Például, ha van egy rendszerspecifikációm egy adott alkatrészhez, akkor ez a dokumentum mostantól az adott alkatrésszel együtt felülvizsgálati ellenőrzés alatt áll. Nem kell több adatbázis alapján dolgoznunk a termékinformációk kezeléséhez.” A Teamcentert olyan folyamatok irányítására is használjuk, mint a mérnöki változtatások és a tervkiadás. „A Teamcentert használjuk az alkatrész életciklusának kezelésére” – teszi hozzá Thompson.

A SpaceX felügyelt fejlesztői környezete javította az együttműködést a vállalatnál. Egy rakéta tervezése három különböző mérnöki csapat összehangolt erőfeszítését igényli: a meghajtás, a szerkezetek és az avionika. A SpaceX-nél ezek a csapatok különböző épületekben találhatók. Mivel a rakétatervezéssel kapcsolatos mindent a Teamcenter kezel, a csapatok a rakéta különböző részein dolgozhatnak anélkül, hogy aggódniuk kellene amiatt, hogy egymást zavarják. „Ha egy szerkezettervező egy alkatrészen dolgozik, egy másik épületben lévő mérnök megnézheti az alkatrészt, és megbizonyosodhat arról, hogy az nem zavarja-e az ő munkáját. Vagy már a kezdeti szakaszban megbeszélhetik az esetleges
problémákat. Most már teljes csapatmunkánk van, és ez hatalmas előny” – mondja Thompson.

Mérnöki adatok kezelése

A Teamcenter által lehetővé tett jelentősen jobb folyamatirányítás és az NX-re való áttérésből adódó magasabb termelékenység között a SpaceX 50 százalékos termelékenységjavulást tapasztalt. Egy NX-re és Teamcenterre épülő, teljes mértékben digitálisan menedzselt fejlesztői környezetre támaszkodva a SpaceX Falcon 1 rakétája a fejlesztésből a gyártásba és az indításba került, míg a Falcon 9 rakéta és a Dragon kapszula fejlesztés alatt áll, a minősítési tesztek pedig már folyamatban vannak.

Üzleti kihívások

• Olyan rakéták fejlesztése, amelyek tizedére csökkentik az űrbe jutás költségeit

A siker kulcsa

• NX és Teamcenter szoftverekre épülő, felügyelt fejlesztői környezet
• Teljes rakéták virtuális makettjeinek elkészítése
• Tervezési adatok használata a gyártáshoz, marketinghez
• Az üsszes rakéta komponens életciklusának kezelési képessége

Eredmények

• 50 százalékos hatékonyságnövekedés a tervezésben
• Hatékonyabb együttműködés a tervezőcsoportok között
• Falcon1, Falcon9 és Dragon sikerek

A cikk végére egy érdekes videó a fiatal Elon Muskkal arról, hogy mennyire imádja az NX rendszert, mint a tervezés jövőjét.