ATK steigert die Produktivität bei der Kabelkonstruktion für den Ersatz von Space Shuttle Boostern durch den Wechsel zu einem digitalen Designprozess

AATK wurde von der NASA beauftragt, die Kabelbäume für die Trägerraketen zu entwerfen, die den Ersatz für das Space Shuttle antreiben und gleichzeitig mit einem Team arbeiten, das deutlich kleiner ist als dasjenige, das für das jetzt abgesagte Ares I-Projekt verwendet wurde. ATK hat seine Aufgabe erfüllt, indem es die E3.series einsetzte, um die Produktivität deutlich zu steigern und gleichzeitig die Notwendigkeit eines physischen Mock-up- und kostspieligen Testlabors zu vermeiden.

ATK ist Generalunternehmer für einen neuen Feststoffraketenbooster, der auf dem Space Launch System (SLS) der NASA eingesetzt wird, das das stillgelegte Space Shuttle ersetzen soll. Das Space Launch System wurde entwickelt, um Astronauten weiter in den Weltraum zu bringen als je zuvor. Es bildet den Grundstein für zukünftige Forschungsarbeiten im Bereich des menschlichen Weltraums. Die NASA plant, den ersten unbemannten Testflug vom Kennedy Space Center im Jahr 2017 durchzuführen, und ein bemannter Flug ist für 2021 geplant. Die von ATK entwickelten Feststoffraketen-Booster werden auf beiden Seiten der Hauptstufe montiert, feuern in den ersten zwei Flugminuten und liefern etwa 80% des anfänglichen Schubs, der benötigt wird, um die Erdumlaufbahn zu verlassen. Nach einer zweiminütigen Brenndauer fallen die Einweg-Booster in den Atlantik.

Auf einen Blick

Höhere Flexibilität durch Umstellung auf digitale Prozesse

Als eine größere Änderung der Entwicklungsrichtung die bisherige Arbeit überflüssig machte, stellte sich ATK der Herausforderung, indem es von einem klassischen zu einem digitalen Prozess überging.

„Als die NASA zu uns kam und sagte, sie wolle in eine andere Richtung gehen, wurde uns klar, dass wir eine bedeutende Investition getätigt hatten, die plötzlich nur noch wenig Wert hatte. Obwohl die SLS-Booster auf dem Ares-Design basierten, waren die Unterschiede groß genug, um sie von Grund auf neu zu konstruieren zu müssen. Nur sehr wenig aus dem vorherigen Projekt war wiederverwendbar. Da unsere bisherigen Methoden sehr arbeitsintensiv waren, haben wir uns entschieden, einen digitalen Ansatz zu entwickeln, der weniger arbeitsintensiv ist und es uns ermöglicht, uns leichter an Veränderungen anzupassen“, sagt Nathan Holyoak, Engineer PLM Processes bei ATK.

Integration der ECAD- und MCAD-Umgebungen über Siemens Teamcenter

Es wurden Anforderungen an ein Elektro-CAD-System (ECAD) formuliert, die sowohl logisch als auch funktional sein sollten. „Es musste mit unserem MCAD-System kommunizieren, damit wir schnell feststellen konnten, ob ein Kabel passen würde oder nicht und wie lange es dauern musste, ohne es in einem Laboraufbau zu prüfen. Wir haben auch darauf bestanden, dass das ECAD-System in das MCAD-System integriert wird und dass die Ergebnisse so kontrolliert werden, dass nur autorisierte Benutzer Änderungen vornehmen können und die Änderungshistorie aufgezeichnet wird. Wir haben uns für die E3.series entschieden, weil sie alle unsere Anforderungen erfüllt“, erklärt Nathan Holyoak, ATK.

In Zusammenarbeit mit Experten von Zuken und Siemens PLM wurden die beiden Softwarepakete über Zuken E3.3D Routing Bridge, die über PLXML kommuniziert, zusammengeführt. In NX wurden über 3.000 neue oder modifizierte Einzelteile erstellt, um sicherzustellen, dass die Bibliotheken synchronisiert wurden. Die Ausgaben der Zuken E3.series und Siemens NX werden über Siemens Teamcenter freigegeben und gesteuert. Teamcenter verarbeitet auch die freigegebenen technischen Daten.

Zeiteinsparung durch automatische Designprüfungen

Each placement of a component in the E3.series project provided intelligence that automated many of the downstream activities that in the past had to be performed manually. E3.series ensured consistency of the entire project by keeping track of the logical design and ensuring that the physical design was consistent. The software checked the consistency of connectors, ensuring, for example, that connectors mated with each other and there were enough pins to handle each wire in an assembly. E3.series automatically tracked the components used in the project.Siemens NX calculated wire lengths and passed the information back to E3.series, which in turn calculated the voltage drop in the cables. Instead of manually producing drawings as required in the past, engineers were able to generate alternate views of the wire harnesses for formboard or cable documentation as required with very little effort.

Höhere Produktivität trotz weniger Mitarbeitern

„In the past we had a lot of people working hard. Today we have a much smaller number of people working smart, with an automated interface, and the results are impressive. The electrical engineers enter requirements and the software makes sure they have been met. If there is a problem, E3.series greatly reduces the checking time by enabling the engineer to simply click on a signal to trace its route through the design. With a virtual logical and physical model, the teams of engineers save time by not having to travel to get to the prototype lab. Instead they can just view the design on their computer screen. With the automatic checks performed by the software, people have a much higher level of confidence that everything is right, so we are saving a huge amount of time that was previously spent checking and double-checking. We talked to our suppliers and asked them how much they would charge us to produce the formboards themselves if we provided them with the electronic documentation. We have to include some extra information in the drawings, such as braid overlaps, but compared to the original cost, the savings were substantial.” – Nathan Holyoak, ATK.

Going from months to weeks [for a feasibility test] has not only made ATK more competitive, but has established us as a trusted partner of NASA. Besides these savings, we also have much more confidence that our designs are correct. Zuken has been an exceptional partner throughout this process.

Nathan HolyoakEngineer PLM Processes for ATK

In the past we had a lot of people working hard. Today we have a much smaller number of people working smart, with an automated interface, and the results are impressive.

Nathan HolyoakEngineer PLM Processes for ATK

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