Konstrukce formy trupu letounu

Cíl: Konstrukce formy trupu prototypového ultra lehkého letounu (ULL)

Použité technologie: Optický skener Atos, fotogrammetrický systém Tritop

Použité softwary: Atos, Tebis

Evolution E-100 je dvoumístný hornoplošník smíšené konstrukce vyráběný ze sendvičového kompozitu s příďovým podvozkem. Konstrukce formy pro tento letoun byla řešena dle přístupu reverzního inženýrství (RE) – měřením reálného letounu a softwarovým zpracováním naměřených dat do podoby plošného CAD modelu.

K měření tvarově komplikované geometrie letounu byly využity technologie trojrozměrné digitalizace – fotogrammetrický systém Tritop a 3D optický skener Atos. Systém Tritop se využívá v kombinaci s 3D skenováním z důvodu dosažení vyšší přesnosti při měření rozměrných objektů. Přímým výstupem 3D skenování jsou data ve formě mračna souřadných bodů, které odpovídají geometrii měřeného letounu. Mračno bodů se následně převádí do podoby polygonální sítě (formát STL).

Díky kombinaci obou systémů byla dosažena střední odchylka měření na trupu letounu nižší než 0,08 mm. Kryt motoru byl digitalizován s přesností 0,063 mm pouze pomocí systému Atos. Kompletní měření trupu letounu a krytu motoru trvalo cca 8 hodin.

Samotná digitalizace je však pouze malou dílčí prací z celého procesu RE. Softwarové zpracování naměřených dat do podoby CAD modelu vhodného pro simulaci CNC obrábění bývá časově mnohem náročnější.

Polygonální síť byla optimalizována za účelem vytvoření vhodného podkladu pro plošné modelování – síť musí být jednotná, hladká (bez děr a detailů). Odchylky vzniklé optimalizací dosahovaly pod 0,3 mm (kromě oblastí, které byly cíleně tvarově modifikovány). Následné zpracování plošného modelu na povrchu STL sítě bylo časově nejnáročnější fází celého RE procesu. CAD model formy trupu letounu byl vytvořen pomocí softwaru Tebis.

Výsledný model musí splňovat řadu kritérií: jednak kritéria stanovená zadavatelem, tj. maximální odchylka výsledného modelu od skutečného letounu, dále kritéria vyplývající z aerodynamického tvaru letounu, tj. hladkost ploch a jejich tečné nebo křivostní navázání a kritéria vyplývající z využití modelu pro CNC obrábění, tj. maximální mezera mezi navazujícími plochami. Rozložení ploch se řídí křivostní analýzou, v průběhu modelování bylo nutné kontrolovat splnění stanovených kritérií k čemuž slouží řada dynamický i statických analýz. Finální fází bylo odvození geometrie formy. K tomu byly využity standardní nástroje plošného modelování.

Odchylky plošného modelu od STL dosahují na většině modelu do ±5 mm. Větší odchylky vznikly v místech, kde byly eliminovány tvarové nepřesnosti původní měřené geometrie. Kompletní softwarová tvorba modelu formy trvala cca 123 hodin.