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Accelerazione dell'elettrificazione degli aerei con la scansione 3D

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L'elettrificazione dei veicoli ha ottenuto negli ultimi anni un sacco di inchiostro e di aria compressa come valida alternativa alle tradizionali auto e camion alimentati a carburante.

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Ma sapevate anche che anche i team di ricerca e sviluppo aerospaziale e i gruppi di ricerca universitari stanno gareggiando per sviluppare aerei elettrici al fine di mitigare i costi alle stelle associati al consumo di carburante degli aerei, nonché l'impatto negativo degli aerei a carburante sull'ambiente? Secondo l'Associazione Internazionale del Trasporto Aereo, il carburante rappresenta quasi il 50% del costo totale di proprietà di un aereo. Questo è un argomento convincente per l'elettrificazione degli aerei. E i produttori di aerei puntano su questo.

Anche l'Université de Sherbrooke, un'università all'avanguardia nella provincia del Québec, sta aprendo la strada agli aerei elettrici. Ventuno studenti del dipartimento di Ingegneria meccanica dell'università e studenti universitari locali stanno facendo la loro parte per trasformare l'industria aerospaziale. Il loro progetto, HERA (Hybrid Extended Range Aircraft) è un progetto di fine studi, della durata di due anni, che consiste nell'elettrificazione di un aereo biposto KR-2. Per realizzare questa straordinaria impresa, il team ha utilizzato lo scanner 3D HandySCAN di Creaform per le ispezioni, il controllo qualità e il reverse engineering: "L'obiettivo del nostro progetto è dimostrare la fattibilità dell'uso dell'elettricità per la propulsione degli aerei e sviluppare un prototipo completamente funzionale e ad alte prestazioni di un KR-2 elettrico, il primo aereo elettrico costruito in Canada", ha spiegato François Lachance, uno dei leader del progetto. "La seconda missione del progetto è quella di condividere il know-how e le competenze che abbiamo sviluppato nel corso degli ultimi mesi con altre scuole e aziende aerospaziali, in modo che possano beneficiare delle nostre scoperte e sviluppare le loro versioni elettriche o ibride"

In qualità di sponsor principale del progetto, Creaform ha offerto al team HERA uno scanner 3D HandySCAN in modo che vari membri del team potessero effettuare varie ispezioni dimensionali, nonché il reverse engineering dell'intero velivolo. "Poiché l'aereo è stato costruito da privati, non avevamo modelli 3D. Inoltre, il prototipo iniziale non era necessariamente perfettamente simmetrico e le dimensioni reali di alcuni componenti differivano da quelle dei nostri piani di montaggio"

Grazie alle tecnologie di misura 3D di Creaform, il team è stato in grado di creare con precisione e rapidità modelli digitali della struttura interna ed esterna dell'aeromobile, il tutto in un weekend e con l'assistenza di tre membri del team. Lachance ha detto: "La qualità del modello digitale è stata molto cruciale per aiutarci a progettare i diversi sistemi dell'aereo" Il team è rimasto particolarmente colpito dalla portabilità, dalla precisione (fino a 0,030 mm) e dalla facilità d'uso del software VXmodel di Creaform e delle sue funzioni scan-to-CAD, che hanno aiutato il team a razionalizzare facilmente le mesh 3D in modelli CAD nel software CAD preferito.

Lachance ha anche menzionato che l'HandySCAN 3D ha accelerato l'intero processo di misura e di ispezione, che sarebbe stato macchinoso e avrebbe richiesto troppo tempo e avrebbe aumentato la probabilità di errori se fosse stato eseguito manualmente. Ancora più impressionante: il team ha stimato che se avessero usato metodi tradizionali e manuali, ci sarebbero volute fino a 300 ore per eseguire il processo di misurazione e digitalizzazione. Con HandySCAN 3D, ci sono volute solo 80 ore!

Inoltre, i modelli 3D generati con l'HandySCAN 3D hanno permesso al team di condurre analisi agli elementi finiti (FEA) sulla struttura dell'aereo.

HERA è il risultato di una collaborazione congiunta tra il team di sviluppo e i principali sponsor, tra cui Bombardier, Pratt & Whitney Canada, Siemens, Unither Bioélectronique, Optis Ingénierie, Creaform, L3 Harris, National Research Council Canada e MayaHTT. "è una grande opportunità per gli operatori del settore di lavorare fianco a fianco con promettenti studenti di ingegneria per creare il futuro dei potenti aerei elettrici", ha aggiunto Lachanced.

In questo momento, l'obiettivo principale della squadra, dal punto di vista tecnico, è quello di dimostrare che il suo prototipo può volare. Il velivolo sarà inizialmente presentato per la prima volta all'evento di fine anno di ingegneria dell'Université de Sherbrooke e ad una delle più grandi mostre del Canada, che si terrà all'inizio di dicembre 2019. I primi test a terra saranno condotti per testare la manovrabilità e la potenza del velivolo nel gennaio 2020. Allo stesso tempo, il velivolo sarà anche ispezionato da Transport Canada. "Siamo nelle ultime miglia per vedere il nostro progetto prendere vita!

"L'aereo sarà dotato di un motore elettrico e di batterie molto potenti", ha indicato Lachance. "Una delle sfide principali è stata quella di progettare e assemblare una batteria agli ioni di litio in modo sicuro. Ciò ha significato che abbiamo dovuto condurre diversi test per mitigare la dispersione termica e determinare i livelli di prestazione elettrica e meccanica del motore"

Inoltre, un'altra sfida che il team ha dovuto affrontare è stata quella di integrare senza soluzione di continuità tutti i sistemi del velivolo insieme. "Poiché il nostro aereo è una novità assoluta in Nord America, le norme e gli standard di aeronavigabilità non sono ancora stati sviluppati o certificati per questo tipo di propulsione elettrica. La sicurezza delle batterie e del pilota sono fondamentali", ha osservato Lachance.

Il lavoro del team HERA è stato completato in una sala dedicata all'alloggiamento di veicoli elettrici, in contrapposizione a un ambiente di laboratorio chiuso. "Avevamo la certezza che l'accuratezza e la ripetibilità dei nostri risultati di misura non fossero compromesse dalla posizione del nostro lavoro" Lachance attribuisce il fatto che i loro risultati non sono stati compromessi grazie al fatto che HandySCAN 3D è un dispositivo autoposizionante e al suo sistema di riferimento dinamico che blocca la posizione dello scanner sul pezzo, rendendolo impermeabile a movimenti e vibrazioni.

Il progetto HERA dell'Université de Sherbrooke è solo un esempio di come il pacchetto educativo ACADEMIA di Creaform stia aiutando le facoltà di ingegneria di tutto il mondo a beneficiare dei vantaggi delle soluzioni di misura 3D per aiutarle a spingere ulteriormente l'ambito tecnologico. Infatti, molte università stanno lanciando laboratori gestiti dagli studenti con scanner 3D, in modo che gli ingegneri di domani possano imparare a conoscere la metrologia da vicino e sviluppare progetti straordinari con questo campo emergente e le tecnologie di misura 3D ad esso associate.

Restate sintonizzati per gli aggiornamenti sui prossimi risultati dei test di HERA e sui futuri contributi di Creaform a questo progetto all'avanguardia!

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