ενημέρωση 4:21, 28 March, 2024

πανεπιστήμιο της Γλασκόβης - δημιουργεί ένα λειτουργικό μοντέλο τρισδιάστατων κινητήρων τζετ

υπάρχει έλλειψη σπουδαστών μηχανικής και γενικά θέματα STEM. είτε η ανάπτυξη των πυραύλων της σε μάρκες, το νέο μέλλον των δημόσιων συγκοινωνιών ή μια γέφυρα, η κοινωνία χρειάζεται μηχανικούς για να συμβεί αυτό. αυτή η ομάδα φοιτητών προσπαθεί να διορθώσει αυτή την έλλειψη με την προσέλκυση περισσότερων πιθανών μηχανικών που εμπλέκονται και ενδιαφέρονται για αυτόν τον τομέα. Τρισδιάστατοι jetX φοιτητές επιχορηγήσεων 3D κόμβων είναι μια ομάδα φοιτητών μηχανικής αεροδιαστημικής που εργάζονται με royce royce για να δημιουργήσουν το πρώτο λειτουργικό 3D εκτυπωμένο μοντέλο κινητήρα τζετ που θα παρέχει άμεση ανατροφοδότηση σχεδιασμού και δείχνουν ότι οι άνθρωποι που μελετούν μηχανική δεν σημαίνει ότι έχετε κολλήσει σε ένα βιβλίο.


Τρισδιάστατοι αερομεταφορείς 3d hubs jetX είναι μια ομάδα φοιτητών μηχανικής αεροδιαστημικής

το έργο ξεκίνησε το 2013 στο πανεπιστήμιο της Γλασκώβης όταν ο chris triantafyllou, ο πρόεδρος και ιδρυτής του jetX, διαπίστωσε την ανάγκη για περισσότερα χέρια στη μάθηση για να φέρει τους ανθρώπους σε επαφή με το θέμα. παράλληλα με αυτό είδε δύο σημαντικές δεξιότητες για τους μελλοντικούς μηχανικούς να κυριαρχήσουν αλλά χωρίς διέξοδο για να αποκτήσουν άμεση εμπειρία: σχεδίαση για ανάλυση προσομοίωσης συναρμολόγησης με την οικοδόμηση ενός τόσο φιλόδοξου σχεδίου και εργασίας με rolls royce, jetX ελπίζει να δείξει ότι η μηχανική δεν είναι απλά να γράφει θεωρημάτων και μαθηματικών εξισώσεων, αλλά για να κάνετε πραγματικό αντίκτυπο με την εργασία που κάνετε. το λειτουργικό μοντέλο x-plorer 1 έχει μήκος 75 cm, με διάμετρο κλίμακας 27 cm και βάρος 8,1 kg.


πλάγια όψη του x-plorer 1

πάνω από 50 νεαροί μηχανικοί εργάζονται ακούραστα στο έργο που αναπτύσσει πάνω από 965 τρισδιάστατα τυπωμένα μέρη, 300 συνδετήρες και 10 ενσωματωμένους αισθητήρες σε ένα μοντέλο turbofan υψηλής απόδρασης. ολόκληρο το σχέδιο έχει γίνει από το μηδέν με κάθε κομμάτι που σχεδιάστηκε σύμφωνα με τις τρέχουσες θεωρίες αεροπροβολής. η διαδικασία σχεδιασμού, διαβούλευσης, ανάλυσης και εκτέλεσης δίνει στη συγκεκριμένη ομάδα νέων μηχανικών την κατάρτιση για να γίνει η επόμενη γενιά καινοτόμων στην αεροναυπηγική βιομηχανία.

πολλαπλές εκτιμήσεις που λαμβάνονται υπόψη κατά την κατασκευή του x-plorer 1, ο chris πηγαίνει να εξηγήσει από πού άρχισε: «το πρώτο βήμα για τη βελτιστοποίηση του σχεδιασμού είναι η διεξαγωγή υπολογιστικών αναλύσεων για να διερευνηθεί ο τρόπος με τον οποίο αλλάζει η ροή σε όλο τον κινητήρα, καθώς και το αποτέλεσμα που έχουν επί των τμημάτων συγκεκριμένες δυνάμεις και συνθήκες φόρτωσης. όταν διατίθενται πολλά σχέδια για ένα μέρος, οι αναλύσεις CFD εκτελούνται με εργαλεία που περιλαμβάνουν προσομοίωση ροής σε στερεά εργαλεία, ANSYS fluent & star CCM + σε μονές στάτορες, ρότορες ή τμήματα πολλαπλών σταδίων για να εκτιμηθεί ποια εκτελεί το καλύτερο. Επιπλέον, η ομάδα jetX εκτελεί αναλύσεις πεπερασμένων στοιχείων για τον εντοπισμό υψηλών συγκεντρώσεων τάσης και την εκτίμηση της πιθανότητας αποτυχίας υπό διαφορετικές συνθήκες φόρτωσης. οι φυγόκεντρες δυνάμεις που δημιουργούνται μπορεί να είναι σημαντικές ακόμη και σε ένα μοντέλο αυτού του μεγέθους και τα σενάρια αποτυχίας διαμορφώνονται επίσης για να εκτιμηθεί εάν θα μπορούσε να περιοριστεί ο αντίκτυπος ».


κοντινή πλάγια όψη του x-plorer 1

Μόλις ολοκληρωθούν τα σχέδια, τα κομμάτια παράγονται σε έναν 3D εκτυπωτή, το jetX χρησιμοποιεί έναν επιτραπέζιο εκτυπωτή FDM που χρησιμοποιεί υλικά όπως PLA, ABS, νάιλον, PETG και πολλά άλλα για δοκιμές. το μοντέλο κατασκευάστηκε αποκλειστικά από τυπωμένα μέρη FDM, με το μικρότερο μέγεθος εκτύπωσης να διαρκεί μόλις 7 λεπτά και το μεγαλύτερο διάστημα να είναι πάνω από 58 ώρες για το κύριο περίβλημα PCU. Τρισδιάστατη εκτύπωση χρησιμοποιήθηκε για το έργο, καθώς οι εναλλακτικές τεχνολογίες κατασκευής όπως το CNC θα ήταν υπερβολικά ακριβές για το ποσό των εφάπαξ μερών που χρειάστηκε η ομάδα. chris πήγε να πει: «η μετάβαση από CAD σε μέρος είναι απλούστερη και το ποσό που ξοδεύετε πηγαίνει πολύ μακριά με την εκτύπωση 3D ειδικά όταν χρησιμοποιείτε έναν εκτυπωτή FFF 3D».


κλείσιμο εκτεταμένης καλωδίωσης για τους αισθητήρες του x-plorer 1

ένα βασικό πλεονέκτημα για τη χρήση μιας οικονομικά προσιτής μεθόδου κατασκευής ήταν η ικανότητα του jetX να αλλάζει ταχύτατα τα εξαρτήματα, όταν νέα βρήκαν νέες βελτιστοποιήσεις με τις δοκιμές τους. ένα παράδειγμα ήταν όταν μια σύνδεση με τον άξονα ήταν τεχνικά πολύ αδύναμη ως τρισδιάστατο κομμάτι, αλλά χρειάστηκε μια γρήγορη λύση για να αποδείξει ότι θα μπορούσε να διατηρήσει το φορτίο. οι chris πηγαίνουν να επισημάνουν τον τρόπο με τον οποίο η τρισδιάστατη εκτύπωση τους κράτησε ευέλικτα: χρειάστηκαν 21 πρωτότυπα και μόνο 7 ημέρες για να φτάσουν στο τμήμα που χρειαζόμασταν, χρησιμοποιώντας μια άλλη μέθοδο κατασκευής για μήνες και το κόστος θα ήταν £ 1.000 ή ακόμα και £ 10.000 .


πλάγια όψη του x-plorer 1

τα εσωτερικά στοιχεία του x-plorer 1 διαθέτουν ένα προσαρμοσμένο ενσωματωμένο σύστημα παρακολούθησης κινητήρα (EMS), στο οποίο τα πάντα αναπτύχθηκαν στο σπίτι, συμπεριλαμβανομένων των σχεδίων PCB, του λογισμικού που δημιουργήθηκε για το σκοπό αυτό και του περιβάλλοντος χρήστη. το EMS αποτελείται από ασύρματους πομποδέκτες, 2 ενσωματωμένους μικροελεγκτές, αισθητήρες θερμοκρασίας, αισθητήρα διαφορικής πίεσης, αισθητήρες ταχύτητας περιστροφής LED, αισθητήρα κραδασμών και αισθητήρα ταχύτητας αέρα. όλα αυτά καταλήγουν στη δημιουργία ενός μη πυρόσβεσης κινητήρα στον οποίο οι μαθητές μπορούν να περάσουν πεπιεσμένο αέρα μέσω του κινητήρα για να λάβουν έπειτα μετρήσεις με την ευρεία σειρά αισθητήρων.


πλάγια όψη του x-plorer 1 με τους ανεμιστήρες στην οθόνη

τότε μπορείτε να δείτε την απόδοση του κινητήρα μπροστά σας και ηλεκτρονικά, διευκολύνοντας την ανάλυση κάθε σταδίου της ροής. αυτό οδηγεί σε περισσότερες επαναλήψεις και τμήματα που πρέπει να δημιουργηθούν και μέσω αυτής της διαδικασίας η ομάδα συνεχίζει να αναπτύσσει τις ικανότητές τους για μελλοντικές πορείες σταδιοδρομίας στη μηχανική.


x-plorer 1 εσωτερική άποψη

το επόμενο βήμα για το έργο θα είναι να συνεχίσει πρώτα να επαναλαμβάνει και να βελτιώνει τον κινητήρα, όχι μόνο στην απόδοσή του αλλά με τον τρόπο που παρέχει δεδομένα σχετικά με τις επιδόσεις του. rolls royce έχουν προσχωρήσει στο έργο για να βοηθήσουν στην τεχνική πλευρά των πραγμάτων, συμπεριλαμβανομένης της παροχής συμβουλών για τις πρακτικές της βιομηχανίας για να προσπαθήσουν να πάρουν τις επαναλήψεις κινητήρων όσο το δυνατόν πλησιέστερες στην πραγματική διαδικασία.


κάτω από το κέντρο των εσωτερικών θαλάμων του x-plorer 1

Δεύτερον, το πρόγραμμα θα εξετάσει περαιτέρω την εμπλοκή του σε πεδία STEM, ενθαρρύνοντας τους μαθητές να βγουν έξω από το περιβάλλον των διαλέξεων και να εφαρμόσουν τη μάθησή τους. τελικά ο chris θα ήθελε να δει το έργο να μετατραπεί σε διαγωνισμό όπου τα πανεπιστήμια ανταγωνίζονται για να κατασκευάσουν την πιο αποδοτική μηχανή για να εμπνεύσουν άλλους και να αξιοποιήσουν την επιτυχία που είχαν στη Γλασκόβη.


3D τυπωμένα πρωτότυπα τμημάτων


Το σύστημα EMS σε δράση


πλάγια όψη του x-plorer 1 με την ομάδα που περιβάλλεται


jetX ομάδα

Πολυμέσα

Τελευταία τροποποίηση στιςΤρίτη, 26 Δεκεμβρίου 2017 12:33

Προσθήκη σχολίου

Βεβαιωθείτε ότι εισάγετε τις (*) απαιτούμενες πληροφορίες, όπου ενδείκνυται. Ο κώδικας HTML δεν επιτρέπεται.