Även konstruktion kan automatiseras

Att automatisera konstruktion är ett sätt att få mer tid för kreativitet och nytänkande. Kristian Amadori visar i sin doktorsavhandling hur intelligenta geometriska moduler kan kombineras till hela familjer av flygfarkoster.

Till och med vardagsprodukter förses idag med intelligens, som hushållsapparater, mobiltelefoner och inte minst bilar. Produkterna får också allt fler funktioner som kräver tätare samordning mellan mekanisk konstruktion, elektronikkonstruktion och utveckling av mjukvara. Kraven på konstruktörerna ökar.
Kristian Amadori
– Komplexiteten ökar samtidigt som utvecklingsarbetet ska gå allt snabbare. Att bara anställa mer folk på konstruktionsavdelningarna löser inte problemen, man behöver också hitta nya metoder och verktyg, säger Kristian Amadori som nyligen försvarat sin doktorsavhandling i maskinkonstruktion.

Utnyttja datorkraften

– Vi får tillgång till allt mer datorkraft och bättre mjukvaror och stegvis kan vi nu låta datorn göra det datorer är bra på – att snabbt repetera efter givna instruktioner. Det ger mer tid för de kreativa delarna av konstruktionsarbetet, säger han.

Han ser en rad fördelar i att automatisera delar av konstruktionsarbetet, som att repeterbara och tråkiga delar av jobbet försvinner eller minskar, att det blir färre fel eftersom datorn alltid följer instruktioner till punkt och pricka samt att det ökar möjligheterna att återanvända redan gjorda konstruktioner.

Kristian Amadori visar i sin avhandling exempel på hur det kan gå till att automatisera konstruktion, till och med av delar till så komplicerade produkter som flygplan.

– Det ger även en större frihet i utformningen. De beräkningsmodeller man använt tidigare fungerar bra så länge man håller sig inom givna ramar. Lägger man en bild av Boeing 707 ovanpå en Airbus A340 kan man se att det inte är mycket som hänt med designkonceptet, trots att de konstruerats med många års mellanrum. Automatiserad konstruktion öppnar för beräkningar som inte begränsas på samma sätt, säger han.

Simulerar hela systemet

En pusselbit i detta är också MDO, Multidisciplinary Design Optimization. Istället för att studera varje område för sig, som aerodynamik, produktion, prestanda eller ergonomi, studeras och optimeras systemet som en helhet, något som också beskrivs i avhandlingen.
Konceptplan
För att kunna automatisera konstruktion behöver man dela upp det man vill konstruera, kanske en bil, en flygplansvinge eller en mobiltelefon, i ett antal moduler och skapa intelligenta byggklossar med hjälp av Knowledge based engineering, KBE. Varje modul, som är en geometrisk modell, innehåller kunskap om vilka krav som ställs, om relationer till övriga moduler, med mera. Med hjälp av konstruktörens instruktioner kan datorn sedan automatiskt kombinera modulerna, byggklossarna, på en mängd olika vis och optimera konstruktionen efter exempelvis vikt, prestanda, storlek eller komfort.

Mikroflygplan

I den första av avhandlingens artiklar visar Kristian Amadori hur metoderna kan användas för att konstruera och tillverka en hel familj av mikroflygare, MAV – Micro Air Vehicle.

Alla de små planen uppfyller de grundläggande krav som ställts på aerodynamik, vikt, prestanda och urval av komponenter för framdrivningen. Komponenterna placeras också ut automatiskt i de olika varianterna, beroende på storleken och formen på flygplanskropp och vingar.

Med hjälp av en 3D-skrivare kan en eller flera av modellerna snabbt tas fram i hållbar plast. Modellerna också provflugits med gott resultat.
Mikroflygplan
– Att automatisera konstruktionen handlar om att bara göra grundjobbet en gång, att ta fram mallar, templates, för allt det som annars är repetitiva arbetsuppgifter. Skriver vi ett brev börjar vi inte med ett vitt papper, utan plockar fram en mall, det är vad det här också handlar om, säger Kristian Amadori.

– Men det här är ett generellt angreppssätt som kan användas oavsett om man konstruerar flygplansvingar, bilstolar eller industrirobotar.

Vilket också avhandlingen ger flera exempel på.

Intresset för flyg har nu fört Kristian Amadori till Saab där han arbetar med att utveckla nya produkter, men ett ben har han också kvar på avdelningen för maskinkonstruktion. Inte minst för att handleda nya doktorander.

Avhandlingen Geometry Based Design Automation, Applied to Aircraft Modelling and Optimization, Kristian Amadori, Institutionen för ekonomisk och industriell utveckling, Linköpings universitet, 2012.

Följ med på provflygning på Youtube

Kontakt