2012-ben a világ együtt figyelhette, ahogy a Curiosity marsjáró leereszkedett a Mars felszínére, és nekilátott a minták begyűjtésének. A hazaküldött adatok és képek segítségével rengeteget megtudhattunk a vörös bolygóról és az ottani élet lehetőségeiről, a Curiosity pedig azóta is egyre csak gyűjti az adatokat. A küldetés egy újabb lényeges sikertörténet volt a NASA Jet Propulsion Laboratory (JPL) tervezői és mérnökei számára. Idáig azonban kevés jelét láttuk annak, hogy élet lenne a Marson – vagy valaha lett volna.


A bolygóközi leszállóegység koncepciójának művészi látványterve

A tudósok most úgy vélik, hogy a naprendszerünkben a Jupiter és a Szaturnusz holdjain a legnagyobb a valószínűsége annak, hogy az élet jeleire bukkanjunk. Ezek a gázóriások azonban a Marsnál sokkal messzebb keringenek. A Mars-utazás a maga 56 millió kilométeres hosszával eltörpül a Jupiter-utazás 587 millió kilométeres hosszához képest. A Szaturnusz pedig még további 613 millió kilométerrel távolabb kering. A leszállóegységek ilyen nagy távolságokba való eljuttatása sokkal nagyobb tervezési és műszaki kihívások elé állít bennünket. A kihívások leküzdése érdekében a JPL és az Autodesk egy többéves kutatási együttműködési projektbe kezdett, amelynek keretében a JPL az űrkutatási tervezési és gyártási folyamatok újfajta megközelítéseit tárja fel az Autodesk egyéni generatív tervezési technológiájának alkalmazásával.

Mark Davis, az Autodesk ipari kutatásokért felelős vezető igazgatója is tagja volt annak a csapatnak, amely először kereste meg a JPL-t az együttműködéssel kapcsolatban. „Azt nagyon is egyértelművé tették, hogy nem a kis előrelépések érdeklik őket: ha csak 10%-kal lehet növelni a teljesítményt, az alapvetően nem érdekes. Ha olyan szoftvereszközöket tudunk szállítani nekik, amelyekkel 30%-os vagy még nagyobb teljesítményjavulás érhető el, akkor figyelnek majd ránk. Ez a projekt bizonyítja, hogy az Autodesk technológiáival jelentős megtakarítások érhetők el ezen a szinten.”

A generatív tervezéssel valaha létrehozott legbonyolultabb szerkezetet, a leszállóegység-koncepciót az Autodesk University-n mutatták be 2018. november 13-án Las Vegasban.


A teljesen összeszerelt leszállóegység körülbelül 2,5 méter széles és 1 méter magas.
Egy leszállóegység élete

Egy ilyen küldetés sikeres végrehajtásához a bolygóközi leszállóegységnek bonyolult működési funkciókat kell végrehajtania a nullánál sokkal alacsonyabb hőmérsékleteken, és a földi sugárzásszinteknél több ezerszer magasabb sugárzás mellett. Először is azonban rendelkeznie kell elegendő üzemanyaggal, hogy eljusson a céljáig.

Az űrkutatásban az indítási tömeg az egyik legfontosabb szempont. A szerkezet tömegéből lefaragható minden egyes kilogramm hasznos tudományos célú rakománynak biztosít helyet: az élet kereséséhez használható érzékelőknek és egyéb műszereknek.

A bevált és a lehetséges közti egyensúly megtalálása

Egyes iparágakban jó megközelítés lehet a „gyors bukás” koncepciója vagy a „minimálisan életképes termék” lehető leggyorsabb kiadása, majd későbbi javítása. Az űrkutatásban azonban a kudarc ára magas. A küldetéseknek általában egyetlen esélyük van a sikerre, és nem igazán vannak életképes vészhelyzeti tervek. Ezért érthető, hogy a JPL csapata miért olyan óvatos az új eljárások mérlegelésekor. Ragaszkodnak ahhoz, ami működik – az olyan minősített anyagokhoz, mint a titán és az alumínium, amelyekről tudják, hogy kiállják az űr nehéz körülményeinek próbáját, valamint az olyan gyártási folyamatokhoz, mint a CNC-megmunkálás, amelyek a küldetések során már többször bizonyítottak.

Ugyanakkor szükségük van arra is, hogy felfedezzék, mit is nyújthatnak számukra az új technológiák, különben azt kockáztatnák, hogy elmaradnak a versenytársak mögött. A bevált és a lehetséges technológiák közötti egyensúlyozás mindig is artistamutatvány marad.

A JPL-en belül az Atelier divízió csapatának feladata az új módszerek és eljárások tesztelése, és az ígéretes technológiák felterjesztése az egyes küldetéseken dolgozó csapatok számára.

„Óvatosan ötvözik az új technológiákat a folyamataikba – számol be Karl Willis, az Autodesk a projektért felelős műszaki vezetője. – Tisztában vannak az innováció fontosságával, miközben a kockázatokat a minimálisra kell szorítaniuk.”


A projektcsapat tagjai gondosan szerelték össze a leszállóegység részegységeit az Autodesk San Franciscó-i technológiai központjában.
Innováció a tervezésben

A generatív tervezés egy viszonylag új tervezési módszer, amelynek során gépi intelligencia és a felhő számítási kapacitásának használatával gyorsan lehet hatalmas mennyiségben előállítani a mérnökök által meghatározott specifikus kényszereket teljesítő tervmegoldásokat. A tervezőcsapat így egy sokkal szélesebb tervezési teret láthat be, amelyet azonban a csapat vagy a környezet által meghatározott gyártási és teljesítménybeli követelmények továbbra is behatárolnak.

A generatív tervezési technológia egyik jelenleg elérhető kereskedelmi megoldása a Fusion 360, az Autodesk felhőalapú termékfejlesztési platformja, amely kísérleti célokra, például a JPL tervezési feladataira is használható.

„Kifejlesztettük a szoftver egy egyéni, motorsportot célzó változatát, amelynek segítségével az ügyfeleink egyszerre több kényszert figyelembe vevő megoldásokat tudtak előállítani. Ugyanezt alkalmaztuk a JPL területén felmerülő problémakörökre is – meséli Mark. – Fogtunk egy rendszert, amelyet arra dolgoztunk ki, hogy segítsen ügyfeleinknek megoldani a Forma 1-es versenyautók rendszerszintű felfüggesztés – problémáit, majd alkalmaztuk rá az űrkutatásban alkalmazott kritikus kényszerekre vonatkozó új követelményeket. Ezzel még jobban ki tudtuk tolni a szoftver képességeinek határait, és ügyfeleink így még nagyobb és összetettebb problémákat képesek megoldani.”


A leszállóegység alkatrészei három különböző gyártási módszerrel (3D nyomtatás, CNC-marás és öntés) készültek.

A generatív tervezés gyakran társul a más néven additív gyártásként is ismert 3D nyomtatással, amely kiválóan alkalmas a felhasználói specifikációk alapján a szoftver által létrehozott összetett és organikus formák előállítására. A szoftver azonban emellett azt is lehetővé teszi, hogy a felhasználók a többi gyártási folyamathoz is beállítsanak kényszereket. „Most már rendelkezünk azzal a képességgel, hogy az ügyfelek egyszerre több gyártási kényszert figyelembe vevő megoldásokat számítsanak ki, így a 3D nyomtatás mellett a CNC-megmunkálás és az öntés is bejön a képbe” – magyarázza Mark. Míg más szoftverekkel egyetlen alkatrész a merevségre vagy a tömegre optimalizálható, az Autodesk generatív tervezési technológiája egyedülálló abban a tekintetben, hogy az ügyfelek alternatív tervezési stratégiákat is figyelembe vehetnek, és egyetlen optimalizált verzió helyett, életképes megoldások egész sorát állíthatják elő.

A leszállóegység projektje esetében a JPL-csapat több szerkezeti részegység tekintetében is feltárta a kísérleti generatív tervezési technológiák alkalmazásában rejlő lehetőségeket – ilyen volt például a tudományos műszerek tartója vagy a leszállóegység lábait a fő tartótesthez rögzítő külső szerkezet. A csapat a külső szerkezet tömegét az eredeti tervekhez képest 35%-kal tudta csökkenteni.


A csapat gondosan csatlakoztatja a CNC-marással készült „lábakat” a leszállóegység törzséhez.
Tanulás, fejlesztés, ismétlés

A generatív tervezés egyik legfontosabb előnye a JPL csapata számára az volt, hogy a terveket gyorsan tudták iterálni. „A generatív tervezés segítségével a tervek érettebbé válásával és az új teljesítmény- vagy környezeti adatok beérkezésével az ügyfelek hamar állíthatják elő az új tervváltozatokat” – mondja Karl Willis. Karl rámutat, hogy a legtöbb tervezőcsapatnak általában 2–4 hónapig tart teljesen átdolgozni egy-egy tervet. A generatív tervezés alkalmazásával ez a folyamat 2–4 hét alatt végigfut. „A meglévő modelleket csak frissíteni kell ahelyett, hogy elölről kezdenék a folyamatot, valamint a gyártási kényszerek is meghatározhatók, ez pedig valódi paradigmaváltást eredményezett az ilyen típusú szerkezeteket tervező szakemberek számára” – állítja Karl.

Az űrben uralkodó zord körülményeket ilyen hosszú idő keresztül kiállni képes leszállóegység létrehozása hatalmas kihívás, ezért a JPL tervezői a rendelkezésükre álló minden új technológiát kipróbálnak és munkába állítanak.

Egyelőre a generatív tervezés alkalmazását hivatalosan még mindig kísérleti és kutatási projektként tartják számon, azonban a JPL szakterülete a látszólag lehetetlen valóra váltása. Ahogy a hatvanas években az első számítógépek számítási teljesítménye segített új magasságokba emelni az űrprogramot, jelenleg az olyan technológiák, amilyen a generatív tervezés is, új lehetőségeket teremtenek az űrkutatásban, amelyek segítségével messzebbre juthatunk, és többet tudhatunk meg helyünkről a világegyetemben.


A leszállóegység az Autodesk University megnyitó beszédében debütált Las Vegasban, 2018. november 13-án.

Forrás: Autodesk blog

Az Autodesk úttörő, felhőkompatibilis, gépészeti 3D modellező eszköze, a Fusion 360 sikere leginkább annak köszönhető, hogy felhőkompatibilis, és előfizetés keretében érhető el.

Ezért bármilyen szervezet – legyen nagy vagy kicsi – könnyebben és gyorsabban teheti elérhetővé felhasználói számára. Azonban a Fusion 360 gyors hozzáférhetősége csak egy része a történetnek. Itt valójában arról van szó, hogy a képességek olyan kifinomult és hatékony készletét tesszük elérhetővé, amely korábban csak vállalkozások egy szűk, megfelelő forrásokkal rendelkező köre számára volt hozzáférhető – jellemzően azoknak, akik megengedhették maguknak a hosszabb megtérüléssel bevezethető eszközök használatát.

A szoftver elérhető a Gépipari szoftvergyűjtemény keretein belül is, amelyet korlátozott ideig, 3 éves előfizetéssel 10% kedvezménnyel vásárolhat meg. Részletek és további információ: https://cad.varinex.hu/promocios-autodesk-arak/