University of Leicester Space Research Centre case study (Mexican

University of Leicester Space Research Centre case study (Mexican

NX
•
Teamcenter
Universidad de Leicester
Equipo británico desarrolla la siguiente generación en instrumentación para la
ciencia espacial para la primera misión europea de vehículo explorador de Marte
Industria
Educación
Sistemas espaciales
Retos comerciales
Requerimientos exigentes de
desempeño, calidad y auditoría
Estrictas restricciones de costo
y programa
Colaboración multidisciplinaria
esencial
Claves para el éxito
Modelado paramétrico
y vinculación WAVE para una
creación de geometría fácil
Cambios de diseño aplicados
rápidamente a ensambles
completos
Simulación precisa de
ambientes con hostilidad
estructural y térmica, incluidas
cargas de lanzamiento
dinámicas
Trayectorias de herramienta
precisas
Synchronous Technology para
simplificar y acelerar el uso de
datos por parte de los socios
Control riguroso del ciclo
completo desde el diseño hasta
la producción
El uso de NX y Teamcenter permite
una mayor innovación, una mejora
de la calidad y una disminución
considerable de los costos
Desempeño esencial para la misión
Cuesta más de $30,000 por kilógramo lanzar
un trozo de hardware al espacio y hay pocas
posibilidades de arreglar problemas una
vez que sale de la Tierra. Para mantener
los criterios de desempeño los científicos
e ingenieros del Centro de Investigación
Espacial de la Universidad de Leicester,
también llamado Centro de Investigación
Espacial o solamente Centro, confían en el
Software NX™ y el software Teamcenter®
para diseñar, simular y fabricar de acuerdo
con estándares rigurosos.
El Centro ha participado en la investigación
espacial durante 50 años, trabajando
de manera cercana con socios como la
Administración Nacional de la Aeronáutica
y el Espacio (NASA) y la Agencia Espacial
Europea. Desarrolla sensores, telescopios,
espectrómetros y otro instrumental
científico, además de estructuras mecánicas,
equipos electrónicos y sistemas de
generación de energía relacionados. Su
portafolio incluye misiones para el estudio
de la Tierra y otros planetas de nuestro
sistema solar y más allá, además de otras
estrellas y galaxias en el universo. Al contar
con instalaciones extensas, entre las que
se encuentran laboratorios y fábricas en
campo, lleva a cabo además investigaciones
Modelo CAD del instrumento de vuelo de MIRI de JWST
generado con el uso de NX.
interdisciplinarias en Ciencias Biológicas,
tecnología contra fraude, historia del arte
y medicina. El personal y los estudiantes
utilizan NX y Teamcenter, ambos de Siemens
PLM Software, para respaldar el ciclo de
vida de los proyectos, como por ejemplo,
la primera misión europea de vehículo
explorador de Marte, programada para
realizarse en 2018.
"Enviar equipo al espacio implica un
programa de desarrollo amplio", afirma el
Dr. John Pye, encargado de administrar el
Centro de Investigación Espacial. "No solo se
debe probar que el hardware funciona como
se necesita, debe contar con una rigurosa
www.siemens.com/plm
Resultados
Tiempo desde el concepto al
producto final notablemente
reducido
Mayor colaboración entre
disciplinas, lo que disminuye el
tiempo gastado en re-diseños
Flujo de trabajo completo
auditado para aseguramiento
de la calidad
Mejores prácticas mejoradas,
lo que tiene como resultado
la virtual eliminación de los
errores en las etapas finales
Colaboración significativamente
mayor con los proyectos de
industrialización con múltiples
institutos
Más soluciones innovadoras
y económicas
“NX es muy poderoso. NX nos
brinda herramientas que
se mueven perfectamente
entre las diferentes fases
del diseño y la manufactura,
integrando el ciclo
completo.
Ivor McDonnell
Ingeniero mecánico senior
Centro de Investigación
Espacial de la Universidad de
Leicester
capacidad de seguimiento y control de
calidad. Todo esto se debe lograr dentro de
estrictas restricciones de costo y programa".
Hace quince años, el equipo de diseño
y análisis mecánico comenzó a utilizar NX
I-deas, que es una versión anterior de lo
que en la actualidad es NX. De acuerdo
con Piyal Samara-Ratna, administrador
de Diseño Asistido por Computadora
(CAD) e ingeniero mecánico del Centro de
Investigación Espacial, el grupo utilizaba
principalmente herramientas de modelado
3D para desarrollar configuraciones simples,
las que luego utilizaba para las pruebas
térmicas y estructurales. "La mayor parte del
diseño detallado se realizó solamente en 2D
y la manufactura se llevó a cabo utilizando
software externo o herramientas manuales",
hace notar. Esta metodología conllevó a la
repetición de la misma información, lo que
implicaba un aumento de riesgo de error
y no era óptimo para el desempeño".
Transformación del diseño a la producción
Muy poco después de completar la transición
desde I-deas a NX e introducir Teamcenter, el
Centro ha trasformado su flujo de trabajo. "Las
herramientas de modelado de NX eliminaron
la necesidad de centrarse en la producción
de complejos dibujos en 2D. Utilizamos
ampliamente las técnicas de modelado
paramétrico y vinculación WAVE para crear
nuestra geometría. Cuando cambiamos
dimensiones, todo el ensamble responde,
lo que nos permite adaptarnos rápidamente
a los requerimientos en evolución.
El Centro tiene en ejecución 4 máquinas de
fresado Tryax de 4 ejes y un torno de control
numérico por computadora (CNC) que usa
NX CAM. Estos aceptan modelos que vienen
directamente de parte de los ingenieros y se
administran mediante Teamcenter. También
cuentan con una impresora 3D, que se utiliza
para propósitos de creación de prototipos
y demostración. "Originalmente utilizábamos
las herramientas de creación de prototipos
para modelos de conferencia, pero ahora
las utilizamos más y más para actividades
de diseño, en particular en actividades
de integración en las que necesitamos
Resultado de desplazamiento de Análisis de Elemento
Finito del instrumento MIXS de Bepi Colombo
generado mediante el uso de NX.
Modelo CAD del instrumento MIXS de Bepi Colombo
generado con el uso de NX.
Modelo estructural térmico de MIXS de Bepi Colombo,
creado por la Universidad de Leicester.
comprender el acceso a herramientas
y la visualización en una pantalla no es
suficiente".
El ciclo completo del diseño hasta la
producción se administra mediante
Teamcenter, que se utiliza para recopilar
información como las trayectorias de
herramienta que se generan a través del
proceso de manufactura. Los miembros
del personal pueden especificar fechas
de solicitud y cantidades. El equipo de
Creado con NX. Comparación del instrumento MIXS
de Bepi Colombo entre la predicción del análisis de
respuesta de vibración de Análisis de Elemento Finito
(línea verde) y el resultado de la prueba (línea azul).
"El uso de NX y Teamcenter
nos permite lograr mucho
más" Juntos, crean un
ambiente cohesivo, en
el que una variedad de
expertos puede participar,
interactuar y analizar
problemas de diseño".
Modelo de vuelo de MIRI de JWST en el STFC
Rutherford Appleton Laboratory (RAL Space) en
Oxfordshire, Reino Unido. Crédito RAL.
Piyal Samara-Ratna
Ingeniero mecánico y
Administrador de CAD
Centro de Investigación
Espacial de la Universidad
de Leicester
Comparación de MIRI de JWST entre la predicción
del análisis de respuesta de vibración de Análisis de
Elemento Finito (línea roja) y el resultado de la
prueba (línea azul).
manufactura añade otros datos, entre los que
se encuentra la capacidad de seguimiento. El
equipo de aprobación añade los informes de
inspección post-manufactura, que detallan el
proceso de verificación. Se utiliza la función
Status para proteger los datos y resumir el
proceso aplicado, por ejemplo, si el trabajo se
realizó de manera interna o se subcontrató.
Se puede auditar el flujo de trabajo completo
según se estime apropiado.
Desde el concepto hasta el sitio
de lanzamiento
"NX es muy poderoso", declara Ivor
McDonnell, ingeniero mecánico senior del
instrumento de telescopio Mercury Imaging
X-ray (MIXS) en el Centro de Investigación
Espacial. El MIXS tiene un lanzamiento
programado en la misión Bepi Colombo a
mercurio de la Agencia Espacial Europea en
2015. McDonnell comenta: "NX nos brinda
herramientas que se mueven perfectamente
entre las diferentes fases del diseño y la
manufactura, integrando el ciclo completo.
Hemos participado activamente en todos los
aspectos del proyecto MIXS y, con el uso de
NX y NX Nastran, hemos brindado apoyo a
todas las actividades de prueba principales,
"Colaboramos con múltiples
institutos, grandes
y pequeños, todos los cuales
utilizan su propio software.
NX tiene la capacidad de
manejar diferentes formatos
de datos y Synchronous
Technology nos permite
manipular los modelos casi
como si fuesen nuestros
propios diseños".
Modelo de Análisis de Elemento Finito de MIRI de
JWST generado con el uso de NX. Muestra el primer
modo de resonancia.
incluidas las pruebas de vibración para
simular la carga de lanzamiento. Hemos
descubierto que las herramientas de NX
son especialmente efectivas para brindar
una buena correlación a los ambientes de
diseño real".
Otro proyecto que se beneficia del uso de
NX y Teamcenter es el Telescopio Espacial
James Webb (JWST), configurado para
reemplazar al Telescopio Espacial Hubble en
2018. El espejo primario de este telescopio
es seis veces mayor en área que el del
Hubble y posee un escudo solar del tamaño
de una cancha de tenis que lo protege. Es
un proyecto extremadamente ambicioso,
la Universidad de Leicester es el equipo
de ingeniería mecánica líder para que el
consorcio internacional desarrolle uno de los
cuatro instrumentos científicos que respaldan
el espejo, el Mid Infrared Instrument (MIRI).
"Hemos descubierto que NX es muy útil para
explorar todos los aspectos mecánicos del
Soluciones/Servicios
y mecánico mejoró nuestra eficiencia a la
vez que disminuyó el tiempo de re-diseño.
Como resultado, el tiempo trascurrido
desde el concepto hasta el producto final es
mucho menor".
NX CAD
NX CAE
www.siemens.com/nx
NX Nastran
www.siemens.com/plm/
nxnastran
Teamcenter
www. siemens.com/teamcenter
Negocio principal del cliente
Parte del Departamento de
Física y Astronomía de la
Universidad de Leicester,
el Centro de Investigación
Espacial, que incluye el
Grupo de Ciencia Espacial e
Instrumentación y el Grupo
Científico de Observación de la
Tierra, desarrolla instrumental
científico y sistemas, en
un trabajo cercano con
organizaciones tales como la
NASA y la Agencia Espacial
Europea.
www2.le.ac.uk/departments/
physics/research/src
Ubicación del cliente
Leicester
Reino Unido
Socio
TEAM Engineering
Trayectoria de herramienta de 4 ejes para soportes,
generada mediante el uso de NX CAM
instrumento y del envase asignado, incluido
el acceso a herramientas, y para diseñar el
equipo de soporte terrestre que se utilizará
para transportar el instrumento a la NASA",
comenta Jon Sykes, ingeniero mecánico
jefe del MIRI en el Centro de Investigación
Espacial. "Es una solución innovadora, con
un costo notablemente menor que el de
los sistemas típicos y lo probamos con éxito
enviando un modelo de prototipo a la NASA. “
La colaboración mejorada acorta el ciclo
"El uso de NX y Teamcenter nos permite
lograr mucho más", afirma Samara-Ratna.
"Juntos, crean un ambiente cohesivo,
en el que una variedad de expertos
puede participar, interactuar y analizar
problemas de diseño. Teamcenter es una
fuente única de información y control.
Nuestros instrumentos diseñados para el
vehículo explorador de Marte, por ejemplo,
están administrados completamente por
Teamcenter. Ganamos tanto flexibilidad
como protección. No hay posibilidad de
que los errores se propaguen por todo el
sistema, por lo que no hay peligro de que
alguien realice un cambio que pueda tener
un efecto negativo. Nuestros ingenieros
electrónicos pueden exportar tarjetas
electrónicas 3D completas a nuestros
modelos y la integración del diseño eléctrico
Samara-Ratna continúa describiendo las
ventajas de la colaboración: "Colaboramos
con múltiples institutos, grandes y pequeños,
todos los cuales utilizan su propio software.
NX tiene la capacidad de manejar diferentes
formatos de datos y Synchronous Technology
nos permite manipular los modelos casi
como si fuesen nuestros propios diseños".
De la investigación a la realidad
Samara-Ratna reconoce felizmente la
contribución del proveedor del Centro, TEAM
Engineering. Enfatiza: "los expertos de TEAM
Engineering no solo brindan capacitación
y software, son socios que realmente
nos ayudan a sacar el mayor provecho de
nuestras herramientas, particularmente con
respecto a la transferencia de tecnología.
Como resultado, estamos trabajando con
English Heritage para explorar tumbas del
siglo XIV para encontrar artefactos históricos.
También estamos trabajando con la industria
para ayudar con el uso de manufactura por
adición en las aplicaciones de ingeniería de
alto rendimiento".
Samara-Ratna concluye: "La solución de
desarrollo de productos NX es absolutamente
fundamental para lo que hacemos aquí
y, en la actualidad, es parte intrínseca de
la manera en que operamos. Estamos
colocando las herramientas de NX al alcance
de más estudiantes y extendiendo los
beneficios del ambiente de ingeniería a la
administración de proyectos".
Software de la industria de Siemens
México
Monterrey
Sin Costo:
+52 (55) 5261 4770
+52 (81) 1234 2244
001 866 529 0592
www.siemens.com/plm
© 2013 Siemens Product Lifecycle Management Software Inc. Siemens y el logotipo de Siemens son marcas comerciales
registradas de Siemens AG. D-Cubed, Femap, Geolus, GO PLM, I-deas, Insight, JT, NX, Parasolid, Solid Edge, Teamcenter,
Tecnomatix y Velocity Series son marcas comerciales o marcas comerciales registradas de Siemens Product Lifecycle
Management Software Inc. o sus filiales en Estados Unidos y otros países. Nastran es una marca comercial registrada de
la Administración Nacional de la Aeronáutica y el Espacio (NASA). Todos los demás logotipos, marcas comerciales, marcas
comerciales registradas o marcas de servicio que se utilizan en el presente documento son propiedad de sus respectivos dueños.
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