Hvordan Aix-Marseille Universitets rumfartsfacilitets teknologiforbedrede uddannelsesprogram er gjort muligt med BigReps additive fremstillingssystemer i stort format.
På Marseilles travle sydfranske kyst har Aix-Marseille Université, et af de største universiteter i Frankrig med 8.000 ansatte og 80.000 studerende, udviklet en unik akkrediteret uddannelse i rumfartsteknik og -vedligeholdelse ved at kombinere to nye teknologier: additiv fremstilling i stort format og virtual reality.
Xavier Bonnardel er doktor i aeronautik, professor ved universitetet i Aix-Marseille samt grundlægger og direktør for Aix-Marseille's tekniske aeronautiske træningsskole, POLYAERO. Bonnardel skabte POLYAERO i 2008 og var i 2016 med til at etablere dets aeronautiske uddannelsescenter på den frodige Gap Tallard-flyveplads - en 2500 m2 stor specialfacilitet til de teknologisk avancerede POLYAERO-programmer. Studerende fra hele verden tilmelder sig det eksklusive program hvert år, tiltrukket af de moderne værktøjer, der bruges til at give en unik hands-on uddannelse, blandt andet en BigRep industriel 3D-printer.
I 1994, da Frankrigs shippingregler omkring flyvedligeholdelse gjorde det svært for universiteterne at leve op til statens kriterier, tog Bonnardel udfordringen op med at udvikle et effektivt universitetsprogram, der kunne leve op til de nye restriktioner. I et partnerskab med Airbus udviklede Bonnardel og Aix-Marseille deres program, som senere blev nationalt anerkendt, hvilket gjorde POLYAERO til den første skole i Europa med et bachelorprogram i flyvedligeholdelse, der var i overensstemmelse med Part 66 C-reglerne.
Bonnardel og POLYAERO lever ikke kun op til statslige regler, men er heller ikke fremmede over for de hurtigt udviklende krav til uddannelse, da skoler stræber efter at forblive på linje med moderne industrier som luftfart og deres stadigt skiftende teknologier. Skolen har indgået tætte partnerskaber med bemærkelsesværdige rumfartsvirksomheder fra hele verden, herunder Airbus, Dassault og Safran, for at sikre, at de altid er på forkant med innovationen inden for luft- og rumfart. Det er med disse tætte partnerskaber, at POLYAERO har skabt deres nuværende eksklusive program, der udnytter moderne teknologi til at give de studerende uovertruffen praktisk erfaring, hvilket gør dem utroligt værdifulde for POLYAEROs industrielle partnere.
POLYAERO arbejder med lærlinge-lignende programmer - ikke ulig den tyske "Duale Ausbildung" erhvervsuddannelse - og opererer i et samarbejdssystem med førende internationale rumfartsvirksomheder. Ved at arbejde med industrigiganter som Airbus og Dassault roterer de studerende hver anden måned mellem at studere på POLYAEROs Gap Tallard campus og arbejde for deres industrielle arbejdsgiver. Stillingerne i programmerne er strengt begrænset til det antal praktikanter, som POLYAEROs industrielle partnere kan håndtere, hvilket betyder, at POLYAERO på ethvert givet tidspunkt kun har omkring 100 studerende ud af ca. 1.000 årlige ansøgere.
Teknologi-assisteret læring i luft- og rumfart
Forsøg i Virtuel virkelighed
Som universitetsinstitution har POLYAERO og Aix-Marseille simpelthen ikke budget til en hangar fuld af de moderne fly, som de studerende skal arbejde med efter endt uddannelse. Men uden praktisk erfaring er de studerende dårligt forberedte til at træde ind på arbejdsmarkedet, hvilket tvinger luftfartsvirksomheder til at udvide deres uddannelse og onboarding for at få nye medarbejdere op i fart. Bonnardel besluttede, at moderne teknologi og en simpel programlogistik kunne omgå disse begrænsninger, og i forlængelse af sit eksisterende 25-årige samarbejde med Airbus begyndte han at implementere moderne teknologi i læringsprocessen for at skabe et virtual reality-assisteret læringsprogram.
Airbus investerede tidligt i programmet og forsynede POLYAERO med digitale mockups af deres H175-helikopter for at sætte gang i deres virtuelle aeronautiske samling. De hjalp også med at udvikle programlogistikken og brugen af de tilknyttede teknologier. Faktisk var Airbus så begejstret for programmet, at de placerede to højt kvalificerede Airbus-medarbejdere på POLYAEROs faciliteter, som stadig arbejder på Gap Tallard campus i dag. Til gengæld fortsætter skolen med at udvikle og administrere programmet og investerer konstant i faciliteter til at understøtte deres moderne teknologi. På grund af den høje teknologiske integration har campus en række teknologiske læringsfaciliteter: 3D-laboratorier og simulationsrum som "Virtual Reality Cave", et dedikeret rum, hvor de studerende sikkert kan bruge virtual reality-systemer med to store projicerede skærme, der giver instruktørerne mulighed for at følge deres studerendes præstationer.
Desværre var det første forsøg på programmet ikke tilfredsstillende for POLYAERO. De studerende fik en detaljeret indføring i praksis og processer inden for luftfartsvedligeholdelse, men de fik ikke helt den praktiske erfaring, som Bonnardel og Airbus ønskede, at programmet skulle give.
“Vi har begyndte at arbejde med virtuel virkelighed, men vi indså, at det ikke var særlig godt - det mindede for meget om et videospil og var ikke realistisk nok. Men Airbus ønskede at udvikle denne teknologi, og vi arbejdede sammen om at gøre det.”
Xavier Bonnardel, grundlægger og direktør, POLYAERO
Det var på det tidspunkt, POLYAERO tog kontakt til BigReps franske forhandler, Neofab, for at anskaffe en industriel 3D-printer, der var stor nok til at opfylde deres behov, da de gik i gang med programmets næste fase. "Vi havde brug for at lægge mere fysik ind i Virtual Reality - massen af objekter, der skal flyttes, geometriske forhindringer som firewalls osv. Og på den måde forvandle Virtual Reality til Mixed Reality."
Additiv fremstilling til Mixed Reality-læring
Da POLYAERO allerede havde anskaffet sig værktøjerne til et virtual reality-træningssystem, udnyttede de additiv fremstilling til at fordoble deres teknologiske løsning. Hvis virtual reality ikke kunne levere en ægte oplevelse, var de nødt til at blande de ubegrænsede scenarier og luftrum, som virtual reality tilbyder, med fysiske oplevelser. Ved hjælp af deres BigRep 3D-printer introducerede POLYAERO Mixed Reality for at balancere fordelene ved virtual reality og fysiske, 3D-printede mockup-dele til en ideel træningsløsning.
Før POLYAERO anskaffede deres 3D-printer, forsøgte de at få eleverne til at lave mockup-dele af pap, der skulle fungere som erstatning for ægte rumfartsdele. Selvom disse håndlavede mockup-dele gav bedre fysisk stimulus til at lære, var delene ofte spinkle, dimensionelt unøjagtige og utroligt tidskrævende at lave - hvilket skar i elevernes værdifulde læringstid.
POLYAERO besluttede, at for at have et Mixed Reality-program, der virkelig muliggør virtuel læring, skal de dele, eleverne arbejder med, være så tæt på den ægte vare som muligt. Det er her, BigReps additive fremstillingssystemer i stort format har vist deres værd.
Med deres delkopier printet på en BigRep 3D-printer sparer POLYAEROs studerende en masse tid, der ellers ville være spildt på at skabe mockups, arbejde med kopier, der matcher en rigtig dels dimensioner og er robust fremstillet med BigReps overkommelige PLA-filament. På grund af delenes ekstra styrke er POLYAEROs studerende endda i stand til at inkludere vægte, der yderligere understøtter den realistiske illusion, de har skabt.
Som merværdi får de studerende, der arbejder med POLYAERO, værdifuld erfaring med 3D-printteknologi og CAD-software - et vigtigt værktøj i den moderne rumfartsindustri. "Med denne generation af studerende har vi ikke haft noget problem," sagde Bonnardel, da han blev spurgt, hvordan de studerende har klaret integrationen af denne nye teknologi. "For dem er der ikke noget problem."
Virtuel modellering med 3D-scanning
Selvom størstedelen af POLYAEROs flåde er digital, er der nogle få fly i Gap Tallard campus' 700 m2 store hangar: to Dolphin SA365-helikoptere og en Lark 3 SA316 fra Airbus, en TB10 og MCR4S, en KOMPRESS klasse 6 ULM og fem UAV'er. Alle disse fly blev stillet gratis til rådighed af POLYAEROs industrielle rumfartspartnere.
POLYAERO udvider sin stadigt voksende database af virtuelle fly ved at bruge 3D-scanning til at skabe digitale kopier af alle dele på de fly, de rutinemæssigt anskaffer på midlertidig basis. Studerende får praktisk erfaring med fly i det virkelige liv, skiller dem ad i enkeltdele og laver reverse engineering på dem. På den måde hjælper de ikke kun med at opbygge skolens virtuelle database, men får også deres egen erfaring.
"Det er som at lave et maleri," sagde Bonnardel, da han forklarede, hvordan eleverne nemt scanner fly og helikoptere, før de behandler filerne med specialiseret software for at skabe en endelig, perfekt digital kopi af flyet og alle dets dele. "Vi kan reproducere eller forbedre flyet, hvis du ønsker det."
Prototyper i hænderne
De studerende lærer ikke kun, hvordan man arbejder med og vedligeholder eksisterende flydele. POLYAERO har installeret en vindtunnel, så de studerende kan designe, printe og teste deres egne prototyper af dele. Ved at køre delene gennem vindtunnelen kan de studerende udføre en aerodynamisk analyse og indsamle de data, de skal bruge for at forstå deres deles effektivitet. Når de bruger prototyper, der er printet på deres BigRep 3D-printer på en kubikmeter, kan de studerende nemt teste, verificere og gentage design - præcis som professionelle i industrien.
"For de studerende er det bare et job for ingeniører. Det er praktisk ingeniørarbejde, fordi de ikke kun kender til teori, men også til praksis," siger Bonnardel. "Det var utænkeligt for fem år siden."
Voksende brug af plast-AM i luft- og rumfartsindustrien
Mens de skaber deres prototyper, får POLYAEROs studerende værdifuld erfaring med en af de mest produktive og ikoniske additive fremstillingsapplikationer i rumfartsindustrien. Industrigiganter har skåret op til 90 % af omkostningerne til prototyper ved at integrere additiv fremstilling i deres arbejdsgange. Tilpasningen af disse arbejdsgange har bragt processerne in-house for at eliminere udgifter til outsourcing, åbnet op for ubegrænsede iterationer og dramatisk reduceret hver iterations gennemløbstid for at skabe en overkommelig prototypingproces, der får virksomhedernes innovationer hurtigere på markedet. Ved at gøre de studerende fortrolige med denne fælles proces sikrer POLYAERO deres succes i et fælles aerospace engineering-workflow, der kun fortsætter med at vokse.
Men 3D-print finder også hurtigt anvendelse inden for andre områder af rumfartsindustrien, hvor nogle af POLYAEROs partnere som Airbus skaber overkommelige logistiske hjælpemidler - som forsendelseskasser til skrøbeligt rumfartsudstyr - der traditionelt kan koste op til 15.000 dollars on-demand med BigReps additive fremstillingssystemer.
Konklusion
Andre produktionsmetoder kunne simpelthen ikke opfylde POLYAEROs behov for realisme og fleksibilitet. Selvom de kunne have outsourcet deres mixed reality mockup-dele, ville omkostningerne have været uoverkommelige. I betragtning af de mange forskellige dele, som POLYAERO arbejder med, var den indledende investering i deres egen industrielle 3D-printer hurtigt tjent ind igen sammenlignet med andre mulige anskaffelsesstrategier. Ved at tage en BigRep 3D-printer i stort format ind i huset har POLYAERO skabt et fleksibelt system, der ikke kun leverer de stærke, realistiske dele, de har brug for til deres mixed reality-programmer, men også tilføjer et værdifuldt industrielt værktøj til deres topmoderne faciliteter. Med det beriger de de studerendes uddannelse med en af luftfartsindustriens mest banebrydende teknologier.
POLYAERO har observeret så positive resultater fra deres mixed reality-bacheloruddannelser, at de har besluttet at tage det næste skridt og skabe en Master of Aerospace Engineering-uddannelse baseret på det samme princip. Bonnardel siger, at uddannelsen vil tage ved lære af deres tidligere erfaringer for at skabe en uddannelse, der fokuserer mere på den indflydelse, som industri 4.0 vil have på rumfartsteknik, end andre uddannelser, der findes i dag.
Anvendelsen af en additiv fremstillingsløsning til at overgå manglerne ved virtual reality-assisteret læring er blot en af de mange kreative måder, hvorpå industriel additiv fremstilling finder unikke, tidligere uudforskede anvendelser i avancerede industrier. POLYAEROs imponerende mixed reality-program viser, at når talentfulde ingeniører arbejder på at genudvikle traditionelle processer fra deres fundament, resulterer 3D-print i stort format og BigRep additive fremstillingsløsninger i tidligere utænkelige effektiviseringer og genopfindelser.
1 M³ BYGGEVOLUMEN. STORE MULIGHEDER. LILLE PRIS.
BigRep ONE er en prisbillig indgang til 3D-print i stort format. Med dokumenteret pålidelighed til at arbejde døgnet rundt bringer ONE dine designs til live i fuld skala.
1 M³ BYGGEVOLUMEN. STORE MULIGHEDER. LILLE PRIS.
BigRep ONE er en prisbillig indgang til 3D-print i stort format. Med dokumenteret pålidelighed til at arbejde døgnet rundt bringer ONE dine designs til live i fuld skala.
