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Generatives Design

Nasa und Autodesk entwickeln Lander für die Reise zu Jupiter und Saturn

| Autor/ Redakteur: Stefan Graf* / Juliana Pfeiffer

Ein generatives Design, das auf künstlicher Intelligenz basiert, klingt nach Zukunftsmusik. In einem Projekt von Autodesk und der Nasa wurde es Realität.

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Leichter ins All: In einem Projekt mit der NASA entstand ein Lander für die Fortbewegung auf fernen Planeten.
Leichter ins All: In einem Projekt mit der NASA entstand ein Lander für die Fortbewegung auf fernen Planeten.
(Bild: Stefan Graf)

Mit dem legendären Zitat „Ein kleiner Schritt für den Menschen, ein riesiger Sprung für die Menschheit”, betrat Neil Armstrong vor rund 50 Jahren, am 21. Juli 1969, als erster Mensch den Mond. Er und sein Astronautenkollege Buzz Aldrin waren mit der Raumfahrtkapsel „Eagle“ von der Apollo 11 aus gelandet und erkundeten den Mond zu Fuß. Inzwischen werden für solche Planetenexkursionen sogenannte Lander eingesetzt. Waren diese in der Vergangenheit noch relativ schwer und ähnelten Autos ohne Karosserie, ist die Nasa heute bestrebt, sehr leichte, bewegliche und multifunktionale Lander in den Weltraum zu senden. Gemeinsam mit Autodesk hat das Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA in einem mehrjährigen Forschungsprojekt einen Lander für die Reise zu Jupiter und Saturn entwickelt, der im November 2018 auf der „Autodesk University“ in Las Vegas präsentiert wurde.

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„Der Lander belegt, welche Potenziale in neuen Methoden und Werkzeugen für die Produktentwicklung und der Generativen Designtechnologie von Autodesk stecken“, sagte Autodesk CEO Andrew Anagnost in seiner Eröffnungsrede vor mehr als 10.000 Konferenzteilnehmern. Die Veranstaltung stand unter dem Motto „The Future of Making Things“. In vielen Vorträgen wurde deutlich, dass sich in den kommenden Jahren die Art und Weise wie Produkte entstehen, sowie ihre Fertigung, stark verändern werden. Dies habe mit der Technologie der Additiven Fertigung nicht nur begonnen, sondern sei bereits Realität.

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Entlastung von Routineaufgaben

Autodesk spricht in diesem Zusammenhang von Generativem Design, das auf Künstlicher Intelligenz (KI) basiert und Konstruktionsparameter wie Gewicht, Festigkeit des Materials und festgelegte Herstellungsmethoden nutzt, um für den Ingenieur mit Hilfe großer Rechenleistungen in der Cloud mehrere Lösungsansätze zu generieren. Der Konstrukteur wird so nicht nur von Routinearbeiten entlastet, der Rechner schlägt ihm auch Design- und Fertigungsvarianten vor, die er bei Bedarf verändern kann. Das Generative Design ermöglicht dem Anwender von Anfang an die bevorzugten Fertigungsprozesse – sowohl subtraktive als auch additive Verfahren – auszuwählen. Dabei werden alle im Konstruktionsprozess definierten Vorgaben – wie Material oder Gewicht – berücksichtigt. Aufwändige Designentwürfe sowie zeitintensive Simulationsstudien sollen so reduziert werden beziehungsweise ganz entfallen. Gleichzeitig soll sichergestellt werden, dass die gewählte Version mit den zur Verfügung stehenden Maschinen herstellbar ist. Die Produktentwicklungsplattform Fusion 360 von Autodesk vereint in der Cloud Design, Engineering und Fertigung in einer Software.

Masse der externen Struktur um 35 % reduziert

Wie das in der Praxis funktionieren kann, zeigte das Lander-Projekt der NASA. Bei der Weltraumforschung ist das Gewicht beim Abheben eine der anspruchsvollsten Überlegungen. Jedes Kilogramm Masse, das von der strukturellen Nutzlast reduziert werden kann, ermöglicht eine Erhöhung der wissenschaftlichen Nutzlast von Sensoren und Instrumenten. Für das Lander-Projekt untersuchte das JPL-Team daher die Verwendung experimenteller generativer Designtechnologie für mehrere Strukturkomponenten, einschließlich der internen Struktur, in der sich die wissenschaftlichen Instrumente befinden. Aber auch der externen Struktur, die die Landefahrwerke mit dem Korpus verbindet. Das Team konnte nach umfangreichen Tests die Masse der externen Struktur im Vergleich zum Baseline-Design, mit dem sie begonnen hatten, um 35 % reduzieren. Zur Herstellung der verschiedenen Teile des Landers wurden drei verschiedene Fertigungsmethoden verwendet: 3D-Druck, CNC-Fräsen und Gusstechnik. (jup)

Hannover Messe 2019: Halle 6, Stand H22

* *Fachjournalist in Darmstadt

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