Az Airbus bionikus tervezéssel formálja a jövő repülését
Képzelje el, hogy nyaralni repül. A hirtelen turbulencia elkerüléséhez a repülőgép szárnyai megváltoztatják formájukat. Esetleg a repülőgépet repülés közben sérülés éri, és a sérülés miatt keletkezett lyuk a szeme láttára záródik be. Vagy a repülőgép teste átlátszóvá válik, így minden irányba kiláthat.

 

Ez az Airbus 2011-ben bemutatott Concept Cabin nevű fejlesztésének víziója. Bár mindez leginkább álmodozó halandzsának hangzik, mégis, ahogy kitalálhatták, ennek a jövőnek a kezdete már most itt van. Az Airbus nemrégiben közös munkába kezdett a New York-i központú The Living építészcéggel, hogy generatív tervezési szoftver és 3D nyomtatás használatával megalkossák a bionikus válaszfalat. Ez a válaszfal egy vékony, de annál fontosabb elem, amely a repülőgép személyzetét választja el az utasoktól: van benne hely a vészhelyzet esetén használt hordágynak, emellett pedig ezen vannak rögzítve a személyzet felszállás és leszállás során használt felhajtható ülései.

A bionikus válaszfal körülbelül 29,9 kg tömegű, azaz 45 százalékkal könnyebb a hagyományos válaszfalaknál, így jelentős üzemanyag-megtakarítás mellett az ökológiai lábnyomot is csökkenti. Az Airbus válaszfalával kapcsolatban a legelképesztőbb dolog azonban az, hogy a terv egy egysejtű élőlényen, az iszappenészen alapszik.

 

 

– Az iszappenész nagyon érdekes élőlény – mondja az Airbus innovációs igazgatója, Bastian Schaefer. – Képzeljék el, ahogy az iszappenész élelmet keresve valahol az erdők talaján kúszik. Ahhoz, hogy ezt megtehesse, különböző irányokba nyújtja ki magát, majd a teste és a körülötte lévő összes élelemforrás között kapcsolatok redundáns hálózatait hozza létre. Mi pontosan ezt a viselkedésmintát használjuk fel arra, hogy egy válaszfal belsejében szerkezeti kapcsolatokat keressünk.

Nemcsak arra használjuk az algoritmust, hogy a válaszfal összes külső csatlakozási pontját összekössük a repülőgép elsődleges szerkezetével, hanem arra is, hogy a válaszfal belsejében is összeköttetéseket létesítsünk, így az utaskísérők üléseit a helyükön tartsuk. Ez segít nekünk abban, hogy többszörösen redundáns szerkezeti hálózatot hozzunk létre a válaszfal belsejében.

A Schaefer által említett algoritmus létrehozásához a The Living egy generatív tervezési szoftver alkotott. A csapat határértékeket adott meg eszközeiben az eredeti terv megvalósításához, amivel két célt akartak elérni: a súlycsökkentést és a szilárdságot. A súlycsökkentés esetében a csapat 30 százalékos csökkentést tervezett, de 45 százalékot ért el.

 

A bionikus válaszfal helye az Airbus A320 repülőgépen (Illusztrációk: Airbus)

 

– A generatív tervezés gyakorlatilag a célok meghatározását jelenti – mondja Schaefer. – Ha tehát az a cél, hogy csökkentsük a súlyt, a szoftver algoritmusok alkalmazásával segít nekünk ennek elérésében. De kitűzhetünk más célokat is, például a szerkezeti szilárdságot. A bionikus válaszfal esetében azt a célt tűztük ki, hogy egy 16 g-s becsapódási teszten nem szeretnénk 200 mm-nél nagyobb alakváltozást a válaszfalon.

Ezen kezdeti megkötések alapján a csapat több mint 10 ezer tervezési permutációt kapott a válaszfalhoz. Emiatt az Airbus a Big Data elemzésekhez használt eszközökkel szűkítette le a tervek számát és döntött arról, hogy melyik legyen az a végleges, legjobban teljesítő terv, amelyet megvalósítanak. – Egyfajta vizuális grafikont használunk, amelyen két korlátozásunk van – a tömeg és az alakváltozás. Az összes megoldást egy-egy pont ábrázolja a grafikonon – mondja Schaefer. – Így könnyen kiválaszthattuk a megoldások közül azt a néhányat, amelyeket részletesebben elemeztünk.

Miután eldöntötték, melyik tervet valósítsák meg, az Airbus három különböző additív gyártási rendszert alkalmazott a munka elvégzéséhez: a Bosom Concept Laser M2, az EOS M290 és az EOS M400 (a nagyon nagy alkatrészekhez) rendszereket. – Az egész válaszfalat részegységekre osztottuk a nyomtató hasznos térfogatának megfelelően – mondja Schaefer. – Tehát döntést kellett hoznunk, hogy melyik nyomtató nyomtassa a kis alkatrészeket, és melyik nyomtató a nagyobbakat. Ezután párhuzamosan kezdtük meg a nyomtatási folyamatot. Legalább hét köteget nyomtattunk egyetlen teljes válaszfalhoz.

 

 

– 116 alkatrészünk volt – amelyek mindegyike megmunkálandó csatlakozókkal rendelkezett –, és kérdéses volt, hogy az alkatrészekből összerakott a válaszfal működni fog-e – folytatja Schaefer. – De végül minden összeállt. Amikor felemeltük a válaszfalat, az meglepően könnyű és szilárd volt. Ezért valóban meg vagyok győződve, hogy ez a technológia sikeres lesz.”

A szakember megjegyzi, hogy ehhez hasonló súlycsökkentés a múltban nem volt lehetséges. – Egyszerűen azért tudjuk ezt ma már elérni, mert a generatív tervezést ötvöztük a 3D nyomtatással. A legtöbb esetben a jelenlegi ipari additív gépek csak kis repülőgép-alkatrészeket tudnak kinyomtatni. A nagyobb nyomtatók megjelenésével akár egy repülőgép nagyobb alkatrészei is kinyomtathatók lesznek. Az Airbus hamarosan egy 3D nyomtatással készült pilótafülkét készít, amely kétszer akkora, mint a válaszfal. A fülkének belülről tökéletesen zárhatónak és golyóállónak kell lennie.

 

Bionic Partition: Advanced 3D Printing from David Benjamin on Vimeo.

 

Azon túl, hogy az iszappenészt használták tervezési elvként, lehet, hogy az Airbus további, növényeken alapuló algoritmusokat fog majd kifejleszteni, hogy azokkal új fejtámaszokat alkossanak meg – vagy ki tudja, mi mást. Az emberi tulajdonságokon alapuló algoritmusok, amelyeket szupererős függőleges stabilizátorok vagy motoralkatrészek megtervezéséhez használnak, hamarosan valósággá válhatnak. Az Airbus reméli, hogy a generatív tervezés segítségével egy nap képesek lesznek egy egész repülőgépet kinyomtatni 3D-ben.

– Az Airbus egyik nagy víziója a légi utazás jövőjének terén mindenképpen a fenntarthatóság – mondja Schaefer. – Elhivatott életciklus-szemlélettel fordulunk nemcsak maga a termék felé, de azon folyamatok és módok felé is, ahogyan termékeinket előállítjuk. Ez lehetőséget teremt számunkra, hogy a repülőgép-tervezés terén új utakat járjunk be – a biomimikri útját. A bionikus válaszfal olyan termék, amelynek gyökerei a biomimikriben rejlenek. De termékeinknek végül újrahasznosíthatónak kell lenniük az életciklus végén. Mi tehát törődünk a termék egész életciklus-folyamatával is…

…valamikor a jövőben, talán 2020-ban vagy a 22. században talán már meg is ehetünk majd egy repülőgépet.

 

Mesterséges intelligencia a vezetésben
Az automatizált vezetés lépésről lépésre egyre több támogatást nyújt a sofőröknek, jövőbeni célja pedig, hogy a jármű végül átvehesse a teljes irányítást.
Az ipar elsőszámú szuperszámítógépe
Az IBM által fejlesztett Pangea III számítógép a francia Total energiaipari cégcsoport munkáját segíti a kitermelési folyamatoktól a képalkotáson át a mesterségesintelligencia-kutatásig.
Mindenkinek van vesztenivalója
A kisvállalkozások mintegy 36%-a esett adatsérülés áldozatául 2019-ben a Kaspersky legújabb felmérése szerint. Ennek ellenére sokszor nem elégségesek a megelőzésük érdekében hozott biztonsági intézkedések.
Digitalizációról felsőfokon
A McKinsey nemzetközi tanácsadó cég egy tavalyi elemzése szerint a digitális gazdaság 2025-ig akár 9 milliárd euróval is növelheti a hazai GDP-t, amennyiben Magyarország képes volna kihasználni a digitalizációban rejlő potenciált.
Innovatív újdonságok – gyakorlati, high-tech megoldások – autóipari trendek
A PERFORMA 2019 szakmai konferencián az innovációk, technológiai újdonságok bemutatása és testközelbe hozása kerül a középpontba. Olyan trendekről, megoldásokról értekeznek a jelenlevők, amelyek nagyban hozzájárulnak a magyar piac modernizációjához és fejlődéséhez.