Siemens NX voor lucht- en ruimtevaart en defensie: ontwerp van lichtgewicht vliegtuigen en naleving van de veiligheidsvoorschriften

In de lucht- en ruimtevaart en defensie telt elke kilogram. Of het nu Airbus geavanceerde composietvleugels van de volgende generatie, Boeing investeren in hoogwaardige composietproductie, of defensie-primeurs zoals Lockheed Martin en Northrop Grumman door lichtere missieplatforms te ontwikkelen, is gewichtsvermindering nu een strategische noodzaak. En moderne CAD-software voor de ruimtevaart en CAD-tools voor defensieplatforms spelen een centrale rol.

Het lichte ontwerp zorgt voor een lager brandstofverbruik, een groter bereik, een groter laadvermogen en minder logistieke lasten — en dat alles terwijl A&D-organisaties kunnen voldoen aan de doelstellingen en missievereisten voor decarbonisatie.

Met nog steeds duurzame vliegtuigbrandstof (SAF) minder dan 1% van de wereldwijde vraag blijven lichtgewicht en efficiënte aerodynamica enkele van de weinige directe hefbomen voor CO₂-reductie. Tegelijkertijd worden programma's geconfronteerd met een toenemende vraag, modernisering van defensie en strenger toezicht van toezichthouders en accreditatie-instanties zoals de FAA, EASA, ITAR en de NAVO.

Het resultaat: OEM's en leveranciers worden gedwongen de ontwikkelingscycli te verkorten, sneller prototypes te maken en gecertificeerde ontwerpen onverwijld op de markt te brengen of te implementeren.

Opkomende technologieën zoals AI-gestuurd generatief ontwerp, simulatieautomatisering en digitale tweelingen helpen deze uitdagingen het hoofd te bieden, maar ze vergroten ook de behoefte aan robuuste digitale traceerbaarheid.

Dat is waarom lichtgewicht en veiligheid moeten als onlosmakelijke vereisten worden beschouwd. En bedrijven die zowel hun ontwerpfilosofie als hun toolset op elkaar afstemmen, zullen degenen zijn die in staat zijn duurzaamheidsdoelstellingen te halen, regelgevers tevreden te stellen en marktaandeel te veroveren in een sector die sneller dan ooit evolueert.

Siemens NX CAD: de drijvende kracht achter uitmuntend ontwerp op het gebied van ruimtevaart en defensie

Voldoen aan agressieve vraag- en snelheidsdoelen terwijl handhaving van strenge veiligheidsnormen vereist een geïntegreerde aanpak die ontwerp, simulatie, materiaalgegevens en conformiteitsdocumentatie met elkaar verbindt. Siemens NX CAD biedt precies dat.

Door een holistische omgeving te bieden voor moderne ruimtevaartontwikkeling, kunnen technische teams controle houden over elke ontwerpfase, snel reageren op veranderende eisen van de markt en regelgeving en nalevingsprocessen geïntegreerd houden in hun dagelijkse workflows zonder de innovatie te vertragen.

Laten we eens nader kijken naar de functies die Siemens NX biedt op het gebied van lichtgewicht ontwerp en veiligheid en hoe deze A&D-bedrijven in staat kunnen stellen effectief te opereren in een snel veranderende, zeer concurrerende omgeving.

Lichtgewicht ontwerp met kracht en vertrouwen

1. Topologie-optimalisatie en generatief ontwerp

De topologie-optimalisatie en het generatieve ontwerp van NX CAD voor ruimtevaarttechnische modules maken het mogelijk om gewichtsefficiënte geometrieën te creëren die op maat gemaakt om bestand te zijn tegen extreme belasting op het gebied van ruimtevaart en defensie met behoud van de veiligheidsmarges.

Hierdoor kunnen casco- en missieplatformstructuren worden geoptimaliseerd voor minimaal materiaalgebruik, terwijl ze toch voldoen aan de hoge eisen van aërodynamische stressbestendigheid en levensduur bij vermoeidheid. Voor ontwerpteams voor ruimtevaart en defensie is het resultaat een lager brandstofverbruik, een groter missiebereik, een groter laadvermogen en vooruitgang in de richting van duurzaamheids- en paraatheidsdoelstellingen. Alles bereikt zonder de termijnen voor certificering of accreditatie in gevaar te brengen.

2. Materiaalbibliotheken met levenscyclusanalyse

Binnen Siemens NX ondersteunen ruimtevaart- en defensiespecifieke materiaaldatabases, gecombineerd met analyses van de levenscyclus van het milieu, de selectie van legeringen, titanium of composietsystemen die zowel gewichtsbesparingen als duurzaamheidsdoelstellingen bereiken.

Voor A&D-ingenieurs maakt het mogelijk om deze mogelijkheid binnen de ontwerpomgeving te hebben geïnformeerde afwegingen tussen prestaties, kosten, impact op de missie en milieuoverwegingen. Het zorgt ervoor dat elke beslissing in overeenstemming is met de technische vereisten en vereisten op het gebied van regelgeving of accreditatie, zonder het platform te verlaten.

3. Fibersim Composite Integratie

Siemens NX biedt directe integratie met Siemens Fibersim, waardoor uitgebreide composietopmaakgegevens (zoals laaggeometrie, vezeloriëntatie, stapelvolgorde, drapeergedrag en uithardingsparameters) rechtstreeks naar de CAD-omgeving worden gebracht.

Deze naadloze koppeling zorgt ervoor dat CAD-geometrie weerspiegelt de ware productie-intentie, waardoor kostbare mismatches tussen ontwerp en productie worden geëlimineerd. Voor lucht- en ruimtevaart en defensie is dit bijzonder belangrijk, omdat ingenieurs, productiespecialisten en certificerings- of accreditatiemanagers op basis van dezelfde bron van waarheid kunnen werken, waarbij planningen, draperingssimulaties en genezingsgegevens direct beschikbaar zijn voor documentatie die klaar is voor certificering of accreditatie en stroomafwaartse processen. Deze posities NX heeft een CAD met een composietontwerp van topkwaliteit ruimtevaart- en defensieoplossing.

Ingebouwde veiligheid vanaf dag één

1. Geïntegreerde structurele en vermoeidheidssimulatie

Geavanceerde oplossingen voor eindige elementenanalyse (FEA), mogelijkheden voor modale analyse en voorspelling van de levensduur van vermoeidheid zijn allemaal beschikbaar binnen Siemens NX, waardoor ruimtevaart- en defensie-ingenieurs stress-, vermoeidheids- en trillingsanalyses rechtstreeks in het CAD-model kunnen uitvoeren. Dit zorgt ervoor dat ontwerp- en simulatieteams de structurele integriteit effectief beoordelen, resonantiefrequentierisico's detecteren en het vermoeidheidsgedrag op lange termijn evalueren, waardoor NX niet alleen een essentiële software voor structurele analyse van de ruimtevaart is, maar ook een betrouwbare ontwerpsoftware voor militaire vliegtuigen.

Door deze veiligheidskritieke problemen vroegtijdig te identificeren, kunnen weloverwogen ontwerpaanpassingen worden gedaan voordat fysieke prototypes worden gebouwd, waardoor het risico op dure nabewerkingen in een later stadium aanzienlijk wordt verminderd en teams agressieve certificerings- of accreditatieschema's kunnen handhaven.

2. Aerodynamische en thermische analyse van Simcenter

Door directe integratie met Simcenter winnen ontwerpteams toegang tot high-fidelity computational fluid dynamics (CFD) voor aerodynamische analyse en geavanceerde thermische simulatiemogelijkheden, ondersteund door robuuste meshing, oplossingsopties en realistische milieumodellering. Deze capaciteiten helpen ruimtevaart- en defensie-ingenieurs bij het evalueren van luchtstroompatronen, luchtweerstand- en lifteigenschappen, warmteverdeling en strategieën voor thermisch beheer onder vluchtrelevante en missierelevante omstandigheden, wat vooral belangrijk is in veiligheids- en missiekritieke programma's.

Door potentiële prestatie- of veiligheidsproblemen al tijdens het ontwerpproces aan het licht te brengen, kunnen technische teams gerichte verbeteringen aanbrengen, zich aanpassen aan strenge veiligheids-, efficiëntie- en accreditatienormen en de afhankelijkheid van dure fysieke testcampagnes verminderen.

3. Versiebeheer en digitale traceerbaarheid

Wanneer Siemens NX is geïntegreerd met Teamcenter, kunnen ruimtevaart- en defensieteams elke revisie, ontwerpbeslissing en bijbehorende documentatie vastleggen in een gecentraliseerd, controleerbaar dossier, terwijl ook gebruik wordt gemaakt van krachtig configuratiebeheer. Dit betekent dat teams ontwerpgegevens rechtstreeks kunnen koppelen aan certificerings- of accreditatievereisten, de impact van technische wijzigingen op complexe assemblages kunnen volgen en ervoor kunnen zorgen dat conformiteitsbewijzen altijd up-to-date zijn.

Dit niveau van traceerbaarheid is van cruciaal belang voor de afstemming van regelgevende en defensieautoriteiten, met name in programma's waar veiligheidskritieke componenten meerdere iteraties ondergaan, van NX een krachtige certificeringsklare ontwerptool voor de ruimtevaart en betrouwbare technische software voor de naleving van de defensienormen voor ITAR-, DFARS- en NAVO-normen.

NX-enablers voor gestroomlijnde productontwikkeling

Naast deze kernfuncties biedt Siemens NX mogelijkheden die zijn afgestemd op de realiteit van ruimtevaart en defensie, waardoor teams de complexiteit van grootschalige casco's en missieplatforms kunnen beheren, verschillende disciplines kunnen coördineren en systemen die klaar zijn voor regelgeving en accreditatie sneller kunnen innoveren.

Deze enablers omvatten elke fase van productontwikkeling om een naadloos, verbonden proces te creëren, van concept tot gecertificeerde of geaccrediteerde levering. Laten we eens kijken wat dat zijn en hoe ze zowel het gewicht als de veiligheid onder controle houden.

1. Naadloze workflow van ontwerp tot analyse

Siemens NX stelt ruimtevaart- en defensie-ingenieurs in staat om moeiteloos over te stappen van creëren 3D-modellen om simulaties uit te voeren zonder de omgeving te verlaten. Ingenieurs kunnen snel structurele, thermische of aërodynamische analyses uitvoeren, rechtstreeks vanuit hun ontwerpmodellen, waarbij de resultaten worden teruggevoerd naar de geometrie voor onmiddellijke verfijning.

Voor lichtgewicht betekent dit dat snelle gewichtsoptimalisatiebeslissingen moeten worden ondersteund door onmiddellijke iteratie van geometrie en materialen mogelijk te maken. Voor de veiligheid maakt het een vroege validatie van de structurele integriteit mogelijk, waardoor het risico op fouten in een laat stadium wordt verkleind, terwijl tegelijkertijd het tempo wordt gehandhaafd dat nodig is voor snelle prototyping en versnelde validatiecycli.

2. Hergebruik van het ontwerp voor snellere cycli

Met Siemens NX kunnen ruimtevaart- en defensieteams een beroep doen op een bibliotheek met vooraf goedgekeurde ontwerpelementen en integreer ze in nieuwe programma's zonder helemaal opnieuw te beginnen. Dit wordt bereikt door intelligente sjablonen voor onderdelen en assemblages, geparametriseerde modellen en beheerde bibliotheken die ervoor zorgen dat componenten voldoen aan vastgestelde ontwerpregels en -normen.

Door gebruik te maken van deze beproefde lichtgewicht en vooraf gecertificeerde componenten, kan de massa onder controle worden gehouden en kunnen de risico's worden beperkt, waardoor OEM's worden ondersteund met zowel duurzame ruimtevaartontwerpsoftware als CAD-tools voor defensieplatforms voor missiezekerheid.

3. Gedeeltelijke belasting en geheugenoptimalisatie voor grote assemblages

In de Siemens NX-omgeving kunnen teams enorme digitale mockups openen, navigeren en bewerken, zoals volledige vliegtuigstructuren of verdedigingsplatforms, zonder overweldigende computerbronnen. Ingenieurs kunnen selectief alleen de onderdelen of subassemblages laden die ze nodig hebben, met behoud van nauwkeurige details wanneer dat nodig is.

Voor lichtgewicht betekent dit dat teams volledige gewichtsbeoordelingen kunnen uitvoeren op complexe assemblages zonder knelpunten in de prestaties. Voor de veiligheid zorgt het ervoor dat evaluaties van belastingspaden en kritieke structuren op systeemniveau vroegtijdig worden uitgevoerd, voordat ze escaleren tot dure, tijdrovende verplichtingen.

4. Multidisciplinaire samenwerkingshulpmiddelen

Tot slot kunnen structurele, systeem- en productieteams in de lucht- en ruimtevaart en defensie met dezelfde dataset werken, waardoor integratieproblemen tot een minimum worden beperkt en ervoor wordt gezorgd dat alle disciplines tijdens de ontwikkeling op één lijn blijven.

Dit voorkomt incrementele gewichtstoename en vermindert integratiefouten, zodat alle teams met dezelfde geverifieerde dataset werken en de integriteit van veiligheidskritieke vereisten in alle programma's behouden blijft.

Waarom kiezen voor Siemens NX en CLEVR

Siemens NX is meer dan een CAD-tool. Het is een geïntegreerd CAD-platform voor ruimtevaart en defensie, gebouwd om tegemoet te komen aan de meest urgente behoeften van de sector.

Van lichtgewicht constructies tot rigoureuze veiligheidsvalidatie, het stelt organisaties in staat sneller te innoveren, duurzaamheids- en missiedoelstellingen te halen en te voldoen aan certificerings- of accreditatievereisten.

Dit maakt het een ideale oplossing voor OEM's, Tier-1-leveranciers en technische leiders die bij de productontwikkeling een evenwicht willen vinden tussen duurzaamheid, veiligheid en snelheid. En bij CLEVR, hebben we uit de eerste hand gezien hoe het ruimtevaartbedrijven kan helpen om precies dat te bereiken.

Met meer dan 30 jaar ervaring in het implementeren van de Siemens Xcelerator-portfolio weten we hoe we Siemens NX kunnen aanpassen aan de unieke vereisten van elk bedrijf, zodat het platform is afgestemd op uw workflows, certificeringsprocessen en operationele prioriteiten.

Door te combineren diepgaande branchekennis met geavanceerde technologie helpen we A&D-fabrikanten om prototyping te versnellen, ontwerpen te optimaliseren en zichzelf te positioneren als leiders in een snel veranderende markt.

Zet de volgende stap

Als je klaar bent om lichtgewicht, veiligheid en snelheid op elkaar af te stemmen in je ruimtevaart- en defensieprogramma's, is dit het moment om in actie te komen.

Contact opnemen met CLEVR om te ontdekken hoe onze expertise u kan helpen om Siemens NX optimaal in te zetten en deze aan te passen om u een concurrentievoordeel te geven in de snel evoluerende industrie van vandaag.