Airbus genera diseño biónico para los vuelos del futuro

15 Mayo of 2017 by

Conozca como Airbus está incorporando el diseño biónico a sus cabinas A320, gracias al diseño generativo y la impresión 3D.

Por: Ken Micallef

Imagine que está volando al destino de sus vacaciones. Para evitar una turbulencia repentina, las alas del avión cambian su forma. O el avión es impactado en pleno vuelo y el agujero del impacto se cierra ante sus ojos. O el fuselaje del avión se vuelve transparente, permitiéndole ver en cualquier dirección.

Esa es la visión del Concepto de Cabina de Airbus, introducida en 2011. Suenan imposible, pero, el comienzo de ese futuro es hoy.

Usando software de diseño generativo e impresión 3D, Airbus recientemente en colaboración con la firma de arquitectos de New York, The Living, se fabricó algo llamado partición biónica. Esa partición, la delgada – pero de suma importancia – pared que separa a la tripulación de los pasajeros, incluye un espacio para el acceso de la camilla de emergencia y contiene las sillas abatibles de la tripulación para despegues y aterrizajes.

La cabina partición biónica pesa 66 libras, 45 por ciento más liviana que las particiones convencionales, lo que resulta en enormes ahorros tanto en combustible como en huella de carbono. Pero la parte más impresionante acerca de la partición del Airbus es que su diseño está basado en un organismo unicelular: el moho de fango.

“El moho de fango es un organismo realmente interesante”, dice el Gerente de Innovación de Airbus, Bastian Schaefer. “Imagine que se está arrastrando en algún lugar del bosque en búsqueda de alimento. Para ello, se extiende en diferentes direcciones y crea redes redundantes de conexiones entre su cuerpo y todas las fuentes de alimento a su alrededor. Usamos exactamente el mismo comportamiento para buscar conexiones estructurales dentro de una partición. Usamos un algoritmo para conectar no solo todos los puntos de interconexión de la partición con la estructura principal del avión sino también los de dentro de la partición para mantener los asientos de los auxiliares en su lugar. Esto nos ayuda a crear una red estructural multi-redundante dentro de la cabina de partición”.

Para producir el algoritmo al que Schaefer se refiere, Airbus usó un software de diseño generativo: el equipo introdujo limitaciones en Autodesk Within para generar los diseños originales, con dos objetivos en mente: reducción de peso y desempeño. En el caso de la reducción de peso, el equipo tenía como objetivo una reducción del 30 por ciento, pero llegó a un 45 por ciento.

“El diseño generativo es básicamente la definición de objetivos”, dice Schaefer. “Entonces, si el objetivo es la reducción de peso, el software le ayuda usando algoritmos para lograrlo. Pero también se podrían implementar otros objetivos, como desempeño estructural. Entonces, para la partición biónica, fijamos el objetivo que, en caso de una prueba de colisión de 16 g, no queremos tener una desviación de la partición mayor a 200 mm”.

A partir de esas limitaciones iniciales, el equipo recibió más de 10,000 variaciones de diseño para la partición. Así que Airbus confió en el análisis de big-data tanto para reducir el número de iteraciones de diseño como para decidir cuál era el diseño final con el mejor desempeño para su fabricación. “Estamos usando un tipo de gráfica visual donde tenemos dos limitaciones – peso y desviación- y tuvimos todas las soluciones de diseño representadas con puntos dentro de esas gráficas”, dice Schaefer. “Por lo tanto, fue fácil para nosotros elegir un par de estas soluciones de diseño y posteriormente verlas más de cerca en un análisis más detallado”.

Después de decidir qué diseño fabricar, Airbus usó tres sistemas de fabricación por adición diferentes para hacer el trabajo: la Bosom Concept Laser M2, la EOS M290, y la EOS M400 (para partes muy grandes). “Dividimos toda la partición en subcomponentes y los implementamos en el espacio disponible dentro de la impresora”, dice Schaefer. “Así que tuvimos que tomar una decisión: cuál impresora produciría las partes pequeñas y cuál produciría las partes más grandes. Y después de hacer esto, empezamos el proceso de impresión en paralelo. Estábamos imprimiendo por lo menos siete lotes para crear una partición completa”.

“Teníamos 116 partes – todas las partes tenían conectores, los cuales debían ser maquinados – y la pregunta siempre fue, ‘¿Funcionará la partición con todos estos componentes?'” continúa Schaefer. “Pero finalmente, todo encajó. Cuando levantamos la partición, era sorprendentemente ligera y sorprendentemente rígida. Esto me hace estar realmente seguro que esta tecnología será un éxito”.

Schaefer señala que una reducción de peso comparable no era posible en el pasado. “La razón por la cual podemos lograr esto hoy, es simplemente porque combinamos el diseño generativo y la impresión 3D“, dice.

En su mayor parte, las máquinas de fabricación por adición hoy en día solo pueden imprimir componentes para aviones pequeños. Que haya impresoras más grandes significa que partes más grandes del avión pueden ser producidas. Eventualmente, Airbus se centrará en una cabina de mando impresa en 3D, la cual tiene el doble del tamaño de la partición. Se debe poder sellar totalmente desde adentro y proveer seguridad a prueba de balas. Más allá de usar el moho de fango como principio de diseño, Airbus puede desarrollar otros algoritmos basados en plantas para crear nuevos reposacabezas o – ¿Quién sabe? Algoritmos basados en propiedades humanas para diseñar estabilizadores verticales súper fuertes o componentes para motores de jet, pueden convertirse en una realidad. Airbus espera algún día imprimir en 3D un avión completo, esto facilitado por el diseño generativo.

“Una de las grandes visiones de Airbus en el contexto del futuro de los viajes aéreos es sin duda la sostenibilidad”, dice Schaefer. “Tenemos un enfoque dedicado al ciclo de vida no solo en el producto como tal sino también en las operaciones y en como fabricamos el producto. Esto nos permite recorrer un nuevo camino en el diseño de aviones – la biomimética. La partición biónica es un producto que tiene raíces en el área de la biomimética. Pero al final, nuestros productos deben ser reciclables en la fase de descontinuación. Así que aquí nos preocupamos por el proceso de ciclo de vida completo. … En algún momento en el futuro, tal vez en 2020 o en el siglo 22, usted se pueda comer un avión”.

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