CREAFORM形创:通过计量级 3D 扫描技术加速电动飞机的开发

国际金属加工网 2020年05月21日

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自古以来,计量就对人类文明发展、科技进步起着重要的推动作用,计量技术也不断地在创新和发展。

在过去几年里,电动车作为传统燃油汽车和卡车的有力替代方案,得到了大量媒体的关注。

但您知道吗?航空航天研发团队和大学研究小组也在积极开发电动飞机,以应对飞机燃料价格飞涨和减轻燃料飞机对环境的负面影响。根据国际航空运输协会的资料,燃料占飞机总拥有成本的近 50%。这也是人们为什么开发电动飞机的一大原因。并且飞机制造商也期盼电动飞机能够早日问世。

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魁北克省的一所大学——舍布鲁克大学走在了前端,正积极从事电动飞机相关研究。该大学机械工程系的 21 名学生以及当地大学生正各尽其长改变航空航天工业。他们的项目 HERA(混合型增程飞机)是一个为期两年的毕业设计项目,其中涉及开发一架 KR-2 电动两座飞机。为了实现这一远大目标,该团队一直在使用 CreaformHandySCAN 3D 计量级扫描仪进行检测、质量控制和逆向工程。

项目负责人 François Lachance 解释说:我们的项目目标是证明使用电力推进飞机的可行性,并开发一个功能齐全、高性能的 KR-2 电动飞机原型,也就是开发加拿大第一架自制的电动飞机,该项目的第二个任务是与其他航空航天学校和公司分享我们在过去几个月中积累的知识和技能,以便他们能够从我们的研究结果中受益,并开发他们自己的电动或混合动力飞机。

作为该项目的主要赞助商,Creaform 为 HERA 团队提供了一台 HandySCAN 3D 扫描仪,以便各团队成员可以进行各种尺寸检测,并对整个飞机进行逆向工程。


由于飞机的建造涉及不同人员参与,所以我们没有任何 3D 模型。此外,初始原型不一定完全对称,而且某些组的实际尺寸与我们装配计划中的尺寸有所不同。

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借助 Creaform 的 3D 测量技术,该团队的三名成员只用一个周末的时间就准确、快速地创建出了飞机内外结构的数字模型。

Lachance 说:数字模型的质量对于我们设计飞机的不同系统非常重要。HandySCAN 3D 的便携性、精度(高达 0.030 mm)以及 Creaform VXmodel 软件及其扫描到 CAD 功能的易用性使团队印象深刻,这使我们能够在所选的 CAD 软件中轻松地将 3D 网格转化为 CAD 模型。HandySCAN 3D 加快了原本繁琐、耗时、容易出现人工误差的整个测量和检测过程。更令人印象深刻的是:据团队估计,如果使用传统的手动方法来执行测量和数字化流程,这需要多达 300 个小时。而如果使用 HandySCAN 3D,则只需要 80 个小时!

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此外,使用 HandySCAN 3D 生成的 3D 模型使团队能够对飞机结构进行有限元分析(FEA)。

HERA 是开发团队与主要赞助商(包括庞巴迪、加拿大普拉特·惠特尼、西门子、Unither Bioélectronique、Optis Ingénierie、Creaform、L3 Harris、加拿大国家研究委员会和 MayaHTT)共同合作的成果。

Lachanced 补充说:这对于业界利益相关者来说是一个很好的机会,他们可以借此与前途无量的工程专业学生并肩合作,共创强大的电动飞机未来。

目前,从技术角度来看,该团队的主要目标是证明他们的原型飞机能够飞行。这架飞机在舍布鲁克大学的年终工程盛会上首次亮相,随后在 2019 年 12 月初的加拿大最大工程项目展览之一上展出。首批地面测试于 2020 年 1 月进行,以测试飞机的机动性和动力。同时,加拿大运输部也将对飞机进行检查。

Lachance 表示:我们正处于项目的最后完成阶段!飞机将配备一台电机和一组非常强劲的电池。主要挑战之一是设计和安全组装锂离子电池。这意味着我们必须进行一些测试来减轻热失控,并确定电机的电气和机械性能水平。

此外,该团队面临的另一个挑战是将飞机的所有系统无缝地集成在一起。

Lachance 指出:由于我们的飞机在北美尚属首例,因此针对此类电力推进系统的适航性规范和标准还尚未制定或通过认证。电池和飞行员的安全至关重要。

HERA 团队的工作在电动车专用室中进行,而不是在一个封闭的实验室环境中进行。Lachance 确信测量结果的精度和可重复性不会受到工作地点的影响。由于 HandySCAN 3D 是一种自定位设备,其动态参考系统可跟踪扫描仪相对于部件的位置,使扫描仪不受移动和振动的影响,因此测量结果非常准确。

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舍布鲁克大学的 HERA 项目例证了 Creaform ACADEMIA 教学套件如何使世界各地的工程学院从 3D 测量解决方案的优势中受益,并帮助他们进一步推动技术的发展。事实上,许多大学正在推出由学生负责管理的 3D 扫描仪实验室,目的是方便这些未来的工程师在实践中学习计量学相关知识,并利用这一新兴领域及其相关的 3D 测量技术开发新颖的项目。

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关于 CREAFORM

Creaform 开发、制造并销售 3D 便携式及自动化测量技术产品,专门从事工程服务。公司提供创新应用解决方案,如 3D 扫描、逆向工程、质量控制、无损检测、产品开发和数值模拟 (FEA/CFD)。公司的产品和服务面向各大行业,例如汽车、航空航天、消费品、重工业、医疗保健、制造业、石油与天然气、发电业以及研究与教育。

Creaform 的总部和制造运营地位于加拿大魁北克省莱维斯 (Lévis),在莱维斯和法国的格勒诺布尔 (Grenoble) 都设有创新中心,在加拿大、美国、墨西哥、巴西、法国、德国、意大利、西班牙、中国、日本、韩国、泰国和新加坡都拥有直销业务。Creaform 是 AMETEK 公司旗下部门 AMETEK Ultra Precision Technologies 的一员,AMETEK 系全球领先的电子仪器和机电设备制造商,年销售额达 50 亿美元。

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