Para conseguir que uma de suas aeronaves atingisse uma autonomia maior, a NASA precisou adotar a engenharia reversa, utilizando o software Geomagic Design X.
A NASA utiliza um Drone (aeronave não tripulada) inovador e econômico ara coletar dados científicos vitais de nosso planeta. Projetado pelo Laboratório de Pesquisa Naval dos EUA e desenvolvido no Centro de Pesquisas Ames da NASA (Moffett Field, Califórnia), a Systems Integration Evaluation Remote Research Aircraft (SIERRA) – ou “Aeronave de Pesquisa Remota para Avaliação de Integração de Sistemas”, é geralmente utilizada em missões de coleta ambiental em regiões remotas ou inacessíveis, onde exige-se voos longos sob condições adversas.
Os Desafios
- Geometria de um motor complexo, através de um processo de Engenharia Reversa para um novo projeto, com uma aerodinâmica aprimorada;
- Produzir um modelo CAD utilizando dados de digitalização óptica 3D incompletos;
- Reduzir o tempo necessário de produção através de um modelo CAD preciso, economizando-se tempo e dinheiro.
A Solução
- O Escaneamento do motor utilizando um Scanner 3D;
- Implementar o software Geomagic Design X especialmente projetado para engenharia reversa 3D da 3D Systems;
- Utilizar dados de digitalização 3D do chassi para criar um padrão correto de furos e solucionar o problema de alinhamento entre o chassi e o painel de ferramentas da aeronave;
- Tempo reduzido para o CAD em 90% (50 horas em vez de 500 horas).
A SIERRA completou missões sobre o Ártico, permanecendo por horas a fio em ambientes extremos para coletar dados sobre a cobertura de gelo polar. Ele também sobrevoa vulcões para observar crateras ativas.
O objetivo da NASA era aumentar o tempo de autonomia da aeronave para algo entre 9 a 10 horas, para que pudessem obter informações ainda mais valiosas em cada voo. Para atingir seu objetivo, a NASA decidiu reprojetar o capô do motor para reduzir o arrasto e melhorar a economia de combustível.
Durante o projeto, foi necessário implementar tecnologias inovadoras de engenharia reversa, incluindo o uso do software Geomagic Design X, que converte escaneamentos 3D em modelos CAD paramétricos.
Desenvolvendo rapidamente um modelo CAD preciso
Para projetar um design mais aerodinâmico para o capô do motor, era necessário um modelo CAD 3D preciso, contendo todas as dimensões do motor e as especificações de montagem do capô. Como o motor da SIERRA é um motor de aeronaves de prateleira, a NASA não possuía esse modelo.
Os métodos tradicionais de medição para a construção de um modelo CAD 3D seriam muito trabalhosos. Eles teriam que desmontar o motor, peça por peça para medir manualmente cada peça. Os engenheiros da NASA estimaram que este processo levaria pelo menos 500 horas.
Mas eles resolveram adotar uma abordagem diferente. “Usando um scanner a laser 3D e o software apropriado, conseguimos fazer a engenharia reversa de todo o motor em uma fração do tempo que levaríamos para realizar essa tarefa manualmente”, explicou Bobby Machinski, um dos engenheiros envolvidos no projeto. “A inovadora tecnologia 3D que existe hoje em dia nos permite obter facilmente todos os contornos adequados e produzir rapidamente um modelo CAD para qualquer peça”, completa.
E o Geomagic Design X entra em cena para ajudar
O software Geomagic Design X foi escolhido porque era o único software do mercado capaz de desenvolver modelos CAD paramétricos a partir de dados digitalizados em 3D.
Um recurso exclusivo do software é a capacidade de criar um modelo a partir de dados de digitalização 3D incompletos. Scanners 3D ópticos não podem pegar todos os pontos de dados e renderizar um escaneamento completo devido a diferenças de textura da superfície, cor e linhas de visão obstruídas.
“Um dos diferenciais do Design X é que, quando você recebe informações suficientes, não precisa de 100% dos dados”, explicou Machinski. “O Design X reconhece a geometria e permite extrair informações do modelo, mesmo com dados de digitalização ausentes. O software encontra as primitivas geométricas automaticamente. Essa capacidade facilita a conversão dos dados em um modelo sólido CAD, economizando tempo e melhorando a precisão.”
A Análise de Desvio é outra característica fundamental do software que o permite economizar tempo. Ele permite que o usuário veja rapidamente os desvios entre o escaneamento bruto e o modelo CAD idealizado. “Esse recurso nos permite definir tolerâncias conforme necessário. Podemos avançar ou retroceder para descobrir o quão perto estamos do modelo ideal versus o modelo físico ”, continuou Machinski. “O software nos permite escolher rapidamente os desvios que são importantes para o projeto, ignorar os que não são e produzir um modelo sólido de forma muito rápida.”
O software Geomagic Design X ajudou a NASA a capturar os dados de que precisavam para desenvolver rapidamente um modelo CAD. “Todo o projeto levou cerca de 50 horas em vez de 500 até ser concluído. Levamos apenas 10% do tempo que teríamos levado se fizéssemos o trabalho nos meios convencionais”, concluiu Machinski.
Os Engenheiros da NASA ficaram em êxtase quando perceberam que o projeto foi concluído tão rapidamente. O modelo final do motor era completo, preciso e permitiu que eles criassem um design aprimorado de suas partes que se encaixasse perfeitamente em todos os componentes do motor. Com o conhecimento adquirido nos trabalhos com a SIERRA, a NASA pretende melhorar também em breve outras partes da aeronave.
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