🛑 👶🏿 🌾 Cómo hicimos maquetas de tecnología espacial para el Instituto de Aviación de Moscú 🖍️ ㊙️ 🦊

Hablamos sobre cómo se crearon los modelos espaciales para el Instituto de Aviación de Moscú (MAI), qué materiales y equipos se usaron, qué dificultades surgieron y cómo se superaron. Para obtener más información, lea el artículo.

Sobre el cliente

Fuente de la foto: Aeropuerto de la Administración de la Ciudad, Moscú.

MAI - El Instituto de Aviación de Moscú, inaugurado en 1930, es la mayor institución educativa y de investigación en el campo de la aviación y la astronáutica en la Federación de Rusia. La actividad principal es la capacitación del personal científico y de ingeniería para el trabajo en la industria aeroespacial y la realización de trabajos de investigación e ingeniería en esta área.

En 2018, ingresó en el ranking de las mejores universidades del mundo World University Ranking según el Times Higher Education. Más de 22,000 estudiantes estudian en el instituto, incluidos alrededor de 1,500 estudiantes extranjeros. 20 de marzo de este año (2020) MAI cumple 90 años.

¿Qué y por qué hicimos?

Igor Vladimirovich Gumenyuk, profesor titular en el Instituto de Aviación de Moscú y una persona de contacto para este pedido, nos explicó que la universidad necesita maquetas de tecnología aeroespacial como ayudas visuales: las copias de banco están destinadas al uso en clases de entrenamiento militar, para demostrar dispositivos y equipos en el marco de la disciplina "Dispositivos básicos" complejo de cohetes espaciales ".

Se nos exigió desarrollar e implementar modelos a gran escala en detalle. El primero de ellos es un modelo de banco del vehículo de lanzamiento Soyuz-FG.

LV Soyuz-FG

Escala 1:35, altura 1400 mm, con un cuarto "recortado" para visibilidad y una visión general de los nodos clave en el interior. El diseño de la instalación fue proporcionado por el cliente.

La segunda parte del proyecto es una copia del póster de la nave espacial tripulada Soyuz TMA-M.

PKK Soyuz TMA-M

La escala de la asignación era 1: 5 de las dimensiones del aparato real, pero el producto en esta escala sería muy general y consistiría en más partes, lo que aumentaría el tiempo de entrega.

Extracto de la tarea técnica:

“Propósito: demostrar el dispositivo del panel de control. La copia de banco está destinada para su uso en entrenamiento militar en el marco de la disciplina "Fundamentos del cohete y el complejo espacial".

Se realiza una copia de banco en una proporción de 1: 5 al tamaño real de la nave espacial tripulada Soyuz TMA-M (PKK). Altura: 1.500 mm.

Colocación: en sujetadores tipo cable, el cable está suspendido debajo del techo sobre los escritorios del aula, el número de puntos de suspensión es al menos cinco.

La posición de las antenas y los paneles solares debe corresponder a la etapa de "vuelo orbital".

Acordamos cambiar el tamaño con el cliente e implementamos el diseño en una escala de 1: 5.5. En este tamaño, los elementos del cuerpo principal se imprimen con la impresora 3D en su conjunto, lo que no solo acelera el proceso, sino que también hace que las piezas sean más duraderas (en comparación con las piezas impresas y pegadas), y su superficie es mejor. La parte más ancha es de 490 mm.

La tercera parte de la tarea es una copia de póster a gran escala del complejo técnico y de lanzamiento para el lanzamiento del vehículo de lanzamiento Soyuz-2.

TSK RN Soyuz 2

El complejo técnico y de lanzamiento está diseñado para el mantenimiento, preparación y lanzamiento de vehículos de lanzamiento. El diseño del objeto tuvo que hacerse en docenas de fotografías y dos esquemas de construcción. Este es un diseño esquemático diseñado para demostrar a los estudiantes los elementos de la infraestructura de una instalación de lanzamiento y su interacción entre ellos. El diseño se basó en fotografías del puerto espacial Vostochny.

Extracto de TK:

“Dimensiones: 1800 x 1200 mm.

Opciones: edificios y estructuras del complejo técnico y de lanzamiento, plataforma de lanzamiento y el territorio del sitio de lanzamiento y plataforma de lanzamiento Soyuz-2, cúpula de vidrio acrílico, soportes para colocación vertical en la pared con el mecanismo para bajar a una posición horizontal y levantar con fijación a una posición vertical en la pared".

¿Cómo se hizo antes?

Antes del advenimiento de la impresión 3D, cualquier material didáctico se producía en fábricas en grandes lotes, lo cual era muy bueno para las escuelas que tenían un plan de estudios estándar en ese momento, pero era completamente inaceptable en los casos en que era necesario producir un solo producto o un micro lote en varias piezas.

Una alternativa era pedir los productos necesarios en uno de los talleres de maquetas arquitectónicas, pero en el trabajo manual esto llevó mucho tiempo, y la calidad del resultado podría decepcionar.

El uso del diseño asistido por computadora y la impresión 3D permitieron crear rápidamente casi cualquier diseño que tenga un alto grado de semejanza externa con el original y su geometría exacta.

Ventajas de impresión 3D

La principal ventaja de la impresión 3D es el menor costo y el menor tiempo, aunque esto es todo y también es importante, lo principal es que sabes absolutamente lo que obtienes. La impresora 3D imprime con precisión según el modelo digital, las tolerancias de tamaño en esta aplicación son extremadamente pequeñas y no debe haber distorsiones en la forma del objeto, lo que no puede garantizarse en la fabricación manual, donde el factor humano es de gran importancia.

Proceso

Vehículo de lanzamiento Soyuz-FG

Dice Victor Naumov, ingeniero senior del departamento de servicios de Top 3D Shop en Moscú al momento de completar el pedido:

“En primer lugar, comenzamos a diseñar el Soyuz-FG LV. El modelado se realizó en un programa de diseño paramétrico (CAD).

Una característica distintiva de este diseño es que el diseño siempre es un constructor.

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La segunda parte del proyecto, a saber, la nave espacial tripulada, se ha convertido en una tarea muy interesante y bastante difícil, debido a la gran cantidad de partes internas que requieren un ajuste perfecto.

Dado que la estructura está suspendida del techo por cables de acero, debe ser rígida, fuerte, pero al mismo tiempo ligera. Esto se logró mediante la impresión 3D y el ajuste del grado de llenado, el cálculo de las cargas en un software especial (SolidWorks) y el uso del marco.

Los pasos básicos son los mismos que en la parte anterior: diseño, impresión 3D, procesamiento, pintura, pegado, modelado.

Había diferencias En primer lugar, era necesario que creáramos una estructura que colgara inmóvil debajo del techo, que tuviera dimensiones suficientemente grandes y un peso considerable.

En segundo lugar, este objeto debe incluir elementos incrustados.

En tercer lugar, necesitábamos transmitir la textura de los materiales, como en el modelo original, combinando esto armoniosamente con elementos plásticos.

Trabajamos los detalles, hasta los colores del tablero. El material de los paneles solares son láminas acrílicas cortadas en una máquina CNC y recubiertas con vinilo automotriz.

El material plateado en la superficie de la UNION es imitado por medios improvisados: es un tejido de revestimiento negro teñido con acrílicos.

El modelo se instaló en la audiencia, se unió al techo mediante anclajes con bucles a través de los cuales se tiraban los cables de acero, se colocaron ganchos especiales en el modelo, para lo cual estos cables se aferraron.

Cosmodrome lanzará el vehículo de lanzamiento Soyuz 2

Crear modelos de edificios ya es una tarea bien conocida para nosotros, tanto por nuestra propia experiencia en el cumplimiento de pedidos como por los casos de nuestros clientes .

Entonces, con esta parte de la tarea, todo fue más fácil.

Antes de imprimir, simulamos todos los elementos en forma digital. Se imprimieron elementos de diseño especialmente elegantes y detallados en impresoras 3D de fotopolímero.

Un muy buen método, le permite hacer pequeños detalles con gran precisión.

Después de la impresión y el procesamiento posterior, las piezas fueron pintadas.

La plataforma de lanzamiento con una bandeja de gas fue modelada a partir de espuma: trabajo manual con la selección de material del bloque. Cortado, nivelado, imprimado, pintado y ensamblado.

Los edificios y las piezas grandes se imprimieron digitalmente en impresoras FDM.

Para el diseño, se construyó un soporte con un soporte de pared, ensamblado en el marco a partir de un perfil de acero sólido, lo que le permite elevar el diseño a una posición vertical cuando no está en demanda, y hacer espacio en la audiencia.

Al crear el soporte, se calculó el funcionamiento suave y las cargas: ya sea que el peso de la fijación a la pared, la pared en sí y la estructura puedan soportar, fuimos especialmente al cliente para determinar la ubicación de la instalación y realizar mediciones.

La plataforma en sí está hecha de madera contrachapada y tablero de fibra, también se utilizan piezas de plástico impresas en 3D de ABS. La parte superior está cubierta con una tapa protectora acrílica transparente.

Más fotos del diseño.

Equipos y materiales.

Impresora 3D Hercules Strong 2019.

Debido a la urgencia del pedido, la impresión se realizó en paralelo en varias impresoras 3D diferentes, incluida FDM. Entre ellos se encuentra Hercules Strong 2019, seleccionado por su buena calidad de impresión y gran volumen.

Impresora 3D Picaso3D Designer XPRO .

Picaso3D Designer XPRO es otra impresora FDM utilizada, cuyas características más características e interesantes son el cambio instantáneo entre dos materiales al imprimir con soportes solubles o plástico de dos colores, y la alta calidad de las superficies resultantes.

Impresora 3D Zenit .

El tercero que participó en el proyecto FDM, como los dos primeros, de producción nacional, es una impresora 3DImpresión Zenit con un espesor de capa de 50 micras o más. Fue seleccionado para realizar esta tarea por confiabilidad.

Plástico para impresión 3D PLA SolidFilament .

Las piezas se imprimieron con filamento SolidFilament PLA en diferentes colores, como el más adecuado para imprimación y pintura posteriores.

Impresoras 3D Anycubic Photon S , Phrozen Shuffle 2019 y Formlabs Form 3 . Anycubic Photon S , Phrozen Shuffle 2019 y Formlabs Form 3 ,

las impresoras 3D de fotopolímero transparente HARZ Labs Modelo LCD / DLP de 1 litro se utilizaron para imprimir piezas pequeñas y complejas, resina - resina para la impresión 3D de fotopolímeros.

Se utilizó el fotopolímero transparente HARZ Labs modelo LCD / DLP 1 L para la impresión 3D de piezas pequeñas complejas.

En la fresadora CNC SolidCraft CNC 6090, cortamos grandes partes de un área grande.

Dificultades y su solución.

Como suele suceder, los términos de referencia estaban incompletos. Las características generales son claras, pero esto no es suficiente para la producción. Hicimos una cita con el cliente y aclaramos todos los problemas que plantearon preguntas. Gracias a Igor Vladimirovich Gumenyuk por la cálida bienvenida.

Primero, discutimos los métodos de trabajo y cómo debería verse todo, y luego examinamos el lugar futuro para instalar diseños y descubrimos cómo instalarlos. Cada etapa del trabajo en las maquetas se coordinó con el cliente, se discutieron posibles soluciones, colores y materiales.

Conclusión

Este fue uno de los pedidos más interesantes para crear diseños en nuestra práctica. Una vez más, nos convencimos de lo útil que puede ser la impresión 3D al crear objetos de cualquier tamaño y forma, especialmente en combinación con otras tecnologías y nuestra experiencia.

Ciertamente, nos complace que los modelos que creamos ayudarán en la educación de futuros ingenieros en la industria espacial.

Agradecemos al equipo de nuestro departamento de servicio por el excelente y oportuno trabajo realizado, los esfuerzos realizados y el enfoque creativo.

Solicite el diseño en Top 3D Shop: un enfoque individual atento y una ejecución precisa en el kit.

Cómo hicimos maquetas de tecnología espacial para el Instituto de Aviación de Moscú