Компания Airbus применяет бионический дизайн для создания самолетов будущего

Представьте, что вы летите в отпуск. Чтобы избежать внезапной турбулентности, крылья самолета меняют форму. Или самолет поражен в полете, и ударное отверстие закрывает глаза. Или тело самолета становится прозрачным, что позволяет вам видеть во всех направлениях.

Таково видение концептуальной кабины Airbus, представленной в 2011 году. Звучит так, словно гадость, но, как вы уже догадались, начало этого будущего уже сегодня.

Используя программное обеспечение для генеративного проектирования и 3D-печать, Airbus недавно сотрудничал с нью-йоркской архитектурной фирмой The Living для производства так называемой бионической перегородки. Эта перегородка, тонкая, но важная стена, которая отделяет экипаж от пассажиров, включает в себя место для доступа к аварийным носилкам и удерживает откидные сиденья экипажа для взлета и посадки.

Перегородка бионического дизайна весит 66 фунтов, что на 45 процентов легче обычных перегородок, что приводит к огромной экономии как топлива, так и углеродного следа. Но самая сумасшедшая часть перегородки Airbus заключается в том, что ее дизайн основан на одноклеточном организме: слизистая плесень.

«Плесень слизи — действительно интересный организм», — говорит менеджер по инновациям Airbus Бастиан Шефер. «Представьте, что он ползет где-то в лесу по земле в поисках еды. Для этого он распространяется в разных направлениях и создает избыточные сети связей между его телом и всеми источниками пищи вокруг него. Мы используем это точное поведение для поиска структурных связей внутри раздела. Мы используем алгоритм, чтобы соединить не только все точки интерфейса перегородки с основной конструкцией самолета, но и внутри перегородки, чтобы удерживать сиденья обслуживающего персонала на месте. Это помогает нам создать многослойную структурную сеть внутри раздела».

Чтобы создать алгоритм, на который ссылается Шефер, The Living создала программное обеспечение для генеративного проектирования; команда ввела ограничения в свои инструменты для создания оригинальных проектов, имея в виду две цели: снижение веса и производительность. В случае снижения веса команда стремилась к 30-процентному снижению, но достигла целых 45 процентов за счет использования бионического дизайна.

«Генеративный дизайн — это, в основном, определение целей», — говорит Шефер. «Поэтому, если ваша цель — снизить вес, программное обеспечение поможет вам с помощью алгоритмов для достижения этой цели. Но вы также можете реализовать другие цели, такие как структурные характеристики. Поэтому для бионической перегородки мы поставили цель, чтобы в случае краш-теста на 16г мы не хотели иметь прогиб перегородки более 200 мм».

Исходя из этих начальных ограничений, команда получила более 10 000 проектных изменений для раздела. Таким образом, Airbus полагался на аналитику больших данных, чтобы сузить число итераций проектирования и выбрать окончательный, наиболее эффективный дизайн для производства. «Мы используем своего рода визуальный график, где у нас есть два ограничения — вес и отклонение — и у нас были все проектные решения, представленные в виде точек внутри этих графиков», — говорит Шефер. «Поэтому нам было легко выбрать пару таких дизайнерских решений, а затем рассмотреть их более детально».

После выбора дизайна для производства Airbus использовал три различных системы производства добавок, чтобы выполнить работу: Bosom Concept Laser M2, EOS M290 и EOS M400 (для очень крупных деталей). «Мы разбили весь раздел на подкомпоненты и внедрили их в доступное пространство внутри принтера», — говорит Шефер. «Поэтому нам пришлось принять решение: какой принтер производит мелкие детали, какой принтер — большие. И после этого мы начали процесс печати параллельно. Мы печатали как минимум семь партий, чтобы создать один раздел целиком».

У нас было 116 деталей — все детали имели соединители, которые нужно было обработать — и всегда был вопрос:« Будет ли раздел работать со всеми этими компонентами? », — продолжает Шефер. «Но, наконец, все это сошлось воедино. Когда мы подняли перегородку, она была удивительно легкой и удивительно жесткой. Это вселяет в меня уверенность, что эта технология будет успешной ».

Шефер отмечает, что сопоставимое снижение веса было невозможно в прошлом. «Причина, по которой мы можем достичь этого сегодня, заключается просто в том, что мы объединили генеративный дизайн и 3D-печать», — говорит он.

По большей части, современные промышленные машины для производства присадок могут печатать только небольшие компоненты самолета. Большие принтеры означают, что большие части самолета могут быть произведены. В конце концов, Airbus сосредоточится на 3D-печатной кабине, которая в два раза больше перегородки. Он должен быть полностью герметичным изнутри и обеспечивать пуленепробиваемую безопасность. Помимо использования формы слизи в качестве принципа бионического дизайна, Airbus может разработать другие алгоритмы, основанные на растениях, для создания новых подголовников или — кто знает? Алгоритмы, основанные на человеческих свойствах для создания сверхсильных вертикальных стабилизаторов или компонентов реактивного двигателя, могут стать реальностью. Airbus надеется в один прекрасный день напечатать 3D весь самолет, чему способствует генеративный дизайн.

«Одним из главных видений Airbus в контексте будущего авиаперевозок, безусловно, является устойчивость», — говорит Шефер. «У нас есть особый подход к жизненному циклу не только самого продукта, но и операций и способов его производства. Таким образом, это позволяет нам идти новым путем в дизайне самолетов — в биомимику . Бионическая перегородка — это продукт, имеющий корни в области биомимикрии. Но, в конце концов, наши продукты должны подвергаться вторичной переработке на этапе окончания срока службы. Таким образом, мы заботимся обо всем процессе жизненного цикла продукта здесь … Когда-нибудь в будущем, возможно, в 2020 или в 22-м веке, вы сможете съесть самолет».

Back to Top