Metrologia i cad

 

ITER korzysta z PolyWorks® do montażu swoich ogromnych komponentów z najwyższa precyzją

ITER to obecnie jeden z najbardziej ambitnych projektów energetycznych. W południowej Francji 35 krajów współpracuje przy budowie największego na świecie tokamaka, urządzenia do fuzji magnetycznej, które zaprojektowano w celu udowodnienia możliwości wykorzystania fuzji jako bezemisyjnego źródła energii na wielką skalę, opartego na tej samej zasadzie, która zasila Słońce i gwiazdy.

 

 

Wyzwanie

Trwa montaż reaktora ITER. Elementy tokamaka, pochodzące z setek zakładów na trzech kontynentach, montuje się w miejscu realizacji międzynarodowego programu. Organizacja ITER odpowiada za integrację i montaż elementów dostarczonych na miejsce przez siedmiu członków programu. Jednak montaż tych elementów to coś więcej niż zazębianie części: komponenty są złożone i liczne, a tolerancje niezwykle wąskie, z dokładnością do milimetra.

Rozwiązanie

Niezbędna jest analiza oparta na elementach cyfrowych, by upewnić się, że elementy będą do siebie idealnie pasować. Gromadzenie danych przez metrologów to niezbędny etap wstępny. Celem jest dostarczenie specjalistom od inżynierii odwrotnej precyzyjnych danych z pomiarów każdej części w celu weryfikacji jej zgodności. W obu tych fazach — metrologii i inżynierii odwrotnej — wykorzystuje się oprogramowanie PolyWorks

Ogólny skan kriostatu z mapowaniem odchyleń od części nominalnej.

„Zanim trafiłem do ITER, korzystałem z PolyWorks|Inspector™  w dużym projekcie. Chciałem nadal używać tego oprogramowania, które pozwala pozyskiwać duże chmury punktów bezpośrednio w programie” — mówi Lionel Poncet, inżynier z grupy metrologicznej ITER. „Inne programy dostępne na rynku są ograniczone, jeśli chodzi o analizę dużej liczby punktów. Zamiast nich wybraliśmy PolyWorks|Inspector, który zapewnia szybką analizę danych zawierających dużą liczbę punktów — dodaje Hani Gagueche, rysownik CAD odpowiedzialny za inżynierię odwrotną.

Korzyści

Instalację podstawy kriostatu w szybie montażowym tokamaka wykonano w maju 2020 roku: Dziesięciu lat pracy zespołu ITER i zespołów partnerskich wymagało zaprojektowanie, zbudowanie, dostarczenie, zmontowanie i zespawanie podstawy kriostatu. Przy wysokości około 6 metrów i średnicy 30 metrów oraz masie 1250 ton integracja podstawy kriostatu wymagała pomiarów i rekonstrukcji 3D w celu dostosowania urządzenia.

„Do pomiarów używamy PolyWorks|Inspector bezpośrednio z naszym sprzętem do skanowania laserowego. Po zeskanowaniu obiektu otrzymujemy bardzo precyzyjną, wysokiej jakości chmurę punktów i model wielokątny dzięki narzędziom dostępnym podczas procesu pozyskiwania danych — wyjaśnia Lionel Poncet. „Po otrzymaniu danych, korzystając z raportów wskazujących istotne obszary montażowe, wykonujemy analizy uwzględniające komponenty powykonawcze oraz komponenty znajdujące się w otoczeniu, o znanych wymiarach, by zapewnić ich odpowiednią współpracę. W przypadku podstawy kriostatu szybko zdaliśmy sobie sprawę, że istnieją krytyczne obszary, zidentyfikowane za pomocą PolyWorks|Inspector, i że potrzebne jest narzędzie, by móc przesunąć ten element z dokładnością do milimetra na odcinku około trzydziestu centymetrów. Kilka narzędzi opracowano we własnym zakresie. PolyWorks|Inspector pozwolił nam wybrać najbardziej odpowiednie” — dodaje Hani Gagueche. Lionel Poncet wyjaśnia, że w tym przypadku PolyWorks umożliwił zoptymalizowanie sekwencji instalacji do czasu poniżej 12 godzin.

Chociaż instalacja podstawy kriostatu nie była prosta, na specjalistów od pomiarów i inżynierii odwrotnej czekają jeszcze bardziej złożone wyzwania: kolejne komponenty są wprawdzie mniejsze, ale miejsca jest teraz mniej i tolerancje są jeszcze bardziej zawężone. A terminy wykonania operacji są napięte!

Ustawienie kriostatu przed opuszczeniem do szybu tokamaka w celu ostatecznego montażu.

Złożone operacje

„Tego lata instalacja pierwszego sektora komory próżniowej tokamaka na narzędziu do wstępnego montażu okazała się zdradliwa” — mówi Hani Gagueche. Magnesy, osłona termiczna i sektor komory próżniowej trzeba było zmontować z odstępem zaledwie 20 milimetrów w najbardziej krytycznych miejscach. Aby zapewnić integrację czujników, musieliśmy zmienić położenie tych elementów względem siebie za pomocą renderingu PolyWorks”.

„Pierścienie sprężające również zostały w pełni zeskanowane — mówi Lionel Poncet. Model stworzono w celu integracji z oprogramowaniem CAD z myślą o przyszłych pakietach montażowych. Cewki korekcyjne również zeskanowano przy użyciu programu PolyWorks. Na uzyskanym modelu trzeba zaprojektować podkładki pasujące do przyszłych połączeń. Musimy również scharakteryzować i zmierzyć szereg rur, aby uniknąć kolizji z przyszłymi komponentami. W ten sposób poznajemy interfejs dla przyszłych operacji spawania i cięcia”.

Montaż podstawy kriostatu w szybie tokamaka.

Mapowanie kolorów w PolyWorks|Inspector wskazujące potencjalne kolizje podczas ostatecznego umieszczenia w szybie tokamaka.

Wykonawcy zewnętrzni również korzystają z PolyWorks przy pozyskiwaniu chmur punktów. „PolyWorks|Inspector to uniwersalny moduł pomiarowy, który umożliwia podłączenie wielu urządzeń. Jest dostępny w pakiecie standardowym lub premium, umożliwiając postprocessing gęstych chmur punktów z możliwością uzyskania w czasie rzeczywistym informacji jakościowych przy pozyskiwaniu danych. Oprogramowanie umożliwia również mapowanie luzu” — przekonuje Thibaut Hehlen, kierownik sprzedaży w PolyWorks Europa, spółce zależnej InnovMetric, producenta PolyWorks. „Używanie oprogramowania takiego jak PolyWorks to jak wytwarzanie zegarków za pomocą ciężarówek!” — mówi Hani Gagueche.

Aby uzyskać niektóre rekonstrukcje 3D dla najważniejszych przypadków, specjaliści od inżynierii odwrotnej wykorzystują PolyWorks|Modeler™, rozwiązanie do modelowania i inżynierii odwrotnej. „Moduł ten pozwala na rekonstrukcję powierzchni z bardzo precyzyjnych siatek i dostarczenie pliku CAD dostępnego dla każdego, nawet jeśli użytkownik nie ma dostępu do PolyWorks lub wydajnych komputerów. Użytkownicy CATIA, których w programie ITER jest wielu, mogą więc korzystać z wytworzonych przez nas plików” — wyjaśnia Hani Gagueche.

Nowy algorytm automatycznego obliczania powierzchni w PolyWorks|Modeler będzie wkrótce testowany przez zespoły ITER. Algorytm ten może zapewnić znaczne oszczędności w zakresie czasu rekonstrukcji!

Your location seems to be in United States

Did we select the right location
and language for you?

United States

Afghanistan

Åland Islands

Albania

Algeria

American Samoa

Andorra

Angola

Anguilla

Antarctica

Antigua and Barbuda

Argentina

Armenia

Aruba

Australia

Austria

Azerbaijan

Bahamas

Bahrain

Bangladesh

Barbados

Belarus

Belgium

Belize

Benin

Bermuda

Bhutan

Bolivia, Plurinational State of

Bonaire, Sint Eustatius and Saba

Bosnia and Herzegovina

Botswana

Bouvet Island

Brazil

British Indian Ocean Territory

Brunei Darussalam

Bulgaria

Burkina Faso

Burundi

Cambodia

Cameroon

Canada

Cape Verde

Cayman Islands

Central African Republic

Chad

Chile

China

Christmas Island

Cocos (Keeling) Islands

Colombia

Comoros

Congo

Congo, The Democratic Republic of the

Cook Islands

Costa Rica

Côte d'Ivoire

Croatia

Cuba

Curaçao

Cyprus

Czech Republic

Denmark

Djibouti

Dominica

Dominican Republic

Ecuador

Egypt

El Salvador

Equatorial Guinea

Eritrea

Estonia

Ethiopia

Falkland Islands (Malvinas)

Faroe Islands

Fiji

Finland

France

French Guiana

French Polynesia

French Southern Territories

Gabon

Gambia

Georgia

Germany

Ghana

Gibraltar

Greece

Greenland

Grenada

Guadeloupe

Guam

Guatemala

Guernsey

Guinea

Guinea-Bissau

Guyana

Haiti

Heard Island and McDonald Islands

Holy See (Vatican City State)

Honduras

Hong Kong

Hungary

Iceland

India

Indonesia

Iran, Islamic Republic of

Iraq

Ireland

Isle of Man

Israel

Italy

Jamaica

Japan

Jersey

Jordan

Kazakhstan

Kenya

Kiribati

Korea, Democratic People's Republic of

Korea, Republic of

Kuwait

Kyrgyzstan

Lao People's Democratic Republic

Latvia

Lebanon

Lesotho

Liberia

Libya

Liechtenstein

Lithuania

Luxembourg

Macao

Macedonia, The Former Yugoslav Republic of

Madagascar

Malawi

Malaysia

Maldives

Mali

Malta

Marshall Islands

Martinique

Mauritania

Mauritius

Mayotte

Mexico

Micronesia, Federated States of

Moldova, Republic of

Monaco

Mongolia

Montenegro

Montserrat

Morocco

Mozambique

Myanmar

Namibia

Nauru

Nepal

Netherlands

Netherlands Antilles

New Caledonia

New Zealand

Nicaragua

Niger

Nigeria

Niue

Norfolk Island

Northern Mariana Islands

Norway

Oman

Pakistan

Palau

Palestine, State of

Panama

Papua New Guinea

Paraguay

Peru

Philippines

Pitcairn

Poland

Portugal

Puerto Rico

Qatar

Réunion

Romania

Russian Federation

Rwanda

Saint Barthélemy

Saint Helena, Ascension and Tristan da Cunha

Saint Kitts and Nevis

Saint Lucia

Saint Martin (French part)

Saint Pierre and Miquelon

Saint Vincent and the Grenadines

Samoa

San Marino

São Tomé and Príncipe

Saudi Arabia

Senegal

Serbia

Seychelles

Sierra Leone

Singapore

Sint Maarten (Dutch part)

Slovakia

Slovenia

Solomon Islands

Somalia

South Africa

South Georgia and the South Sandwich Islands

South Sudan

Spain

Sri Lanka

Sudan

Suriname

Svalbard and Jan Mayen

Swaziland

Sweden

Switzerland

Syrian Arab Republic

Taiwan, Province of China

Tajikistan

Tanzania, United Republic of

Thailand

Timor-Leste

Togo

Tokelau

Tonga

Trinidad and Tobago

Tunisia

Türkiye

Turkmenistan

Turks and Caicos Islands

Tuvalu

Uganda

Ukraine

United Arab Emirates

United Kingdom

United States

United States Minor Outlying Islands

Uruguay

Uzbekistan

Vanuatu

Venezuela, Bolivarian Republic of

Viet Nam

Virgin Islands, British

Virgin Islands, U.S.

Wallis and Futuna

Western Sahara

Yemen

Zambia

Zimbabwe

English

Čeština

Deutsch

English

Español

Français

Italiano

日本語

Dutch

Polski

Português

Русский

ภาษาไทย

简体中文

Confirm