仮想プロトタイピングは航空機エンジニアリングを革命的に変えることができるか？

ESIは、EUのHorizon Europeプログラムの下での研究プロジェクトであるCAELESTISプロジェクトの主要な技術専門家およびパートナーです。このプロジェクトは、仮想プロトタイピングを通じて新しい航空機のエンジニアリング方法を革命的に変えることを目指しています。このような画期的なプロジェクトは最終的にゼロカーボン航空を実現するでしょう。私たちはそのことを確信しています。そして、航空業界の文脈でこれがどのように機能するかについて詳しく説明する必要があります。

現在、航空業界は「R&D投資を組織の立証済み価値とROIに変える必要がある」と、CAELESTISに参加しているESIの専門家の一人であるドクター・ムスタファ・メガヘドは述べています。「成長する複雑さを効率的に管理するために、製品開発チームは転換点を迎えなければならず、エンジニアが実際のデータと実際の物理法則を仮想的に試験できるようにすることで、物理的なプロトタイプが製造される前に最終製品の全体像を評価できます。」簡単に言えば、仮想プロトタイピングは、航空の持続可能な未来において重要な役割を果たすことになるでしょう。

「仮想プロトタイピングは、製品開発、テスト、およびシミュレーションによる製造を仮想的に複製することで、物理的なテストとプロトタイプを置き換える自由を与えます」とメガヘドは説明しています。それは、排出量を削減し安全性を維持できる画期的なデザインを高度な仮想現実で探求し証明できる、明日の新種の航空機への近道を代表します。ESIのさまざまなセクターの多数の顧客はすでに、類似のプロセスを使用して自社の製品とプロセスが安全でクリーンで生産的であることをデジタルで実証しています。「結局のところ、」とメガヘドは言います、「すべては新しい航空機を作成し運用するすべての関係者に早期の信頼をもたらすことについてです。」

Dr. Megahedは、CAELESTISプロジェクトの中核にある革新的なアプローチのいくつかの使用例と、それが解決できる種類の問題を説明しています。

1. 運用設計：電気リアリティに対してシステムをどのように設計すべきですか？
2. 仮想試験場でのテスト：「無排出」バージョンの製品は、通常使用／誤用時と同じ機能を提供しますか？
3. 診断と予測：製品が使用されているときに問題が発生する時期と場所を予測できますか？
4. 製造の検証：提案された複合材料と方法が、部品を持続可能に提供するための適切なものであるかどうかは？
5. スムーズな組み立ての確保：製品を製造する際、組み立てライン（手動または自動化された）が直面する課題は何ですか？
6. 適切なメンテナンスプロセスの設計：人々がこの航空機を安全かつ持続可能に保つことができますか？
7. 運用パフォーマンスへの影響の評価：航空機の現在の状態に基づいてメンテナンスを予測できますか？

明日の持続可能な航空機の設計方法を変える前に、仮想プロトタイピングが克服しなければならない障壁のいくつかは何でしょうか？まず第一に、重要な専門知識、精度、専門家知識がさらに開発される必要があります。仮想プロトタイプには、材料物理学や正確な材料モデルの提供など、さまざまな専門知識が必要です。また、シミュレーション結果を評価し操作する方法も重要です。これは、従来のコストと時間のかかる物理的なテスト方法に対するデジタル結果へのユーザーの信頼を高めるために不可欠です。エンジニアは、さまざまなプラットフォームでスムーズかつ迅速にシミュレーションを実行し、すべてが最終製品を見据えて一貫していることを確保する必要があります。この「真実の唯一のソース」は、エンドツーエンドで完全にデジタルで操作できる基礎的な要素です。

CAELESTISプロジェクトのような先駆的な仕事や研究プロジェクトは、航空機の価値連鎖全体に効果的なデータフローを作り上げるための重要な要素です。これにより、エンジニアリング、設計、製造がさらに結びつきます。この旅はまだ始まったばかりです。OEMだけでなく、私たちのようなベンダーにとってもです。

Dr. Mustafa Megahed

R&D Manager, ESI Group

1973年の設立以来、持続的な学びがESIの業務の鍵となっています。CAELESTISは、この長い伝統の中で位置付けられ、最終的には仮想プロトタイプの能力と適用範囲を拡大します。CAELESTISプロジェクトの想定される成果の広範な文脈と影響を見ると、メガヘッド博士は多大な潜在能力を見出しています。「このプロジェクトで共有する目標は、航空宇宙部門のすべての関係者がより持続可能な航空を創造し、より持続可能な実践を適用することです。最終的に、このプロジェクトのすべての取り組みが、デジタルシミュレーション能力への信頼を強化し、物理的なテストや実際のプロトタイプに対する数値リファレンス結果に依存する企業の数が増えることにつながるでしょう。CAELESTISプロジェクトは、この点で確かにミッションクリティカルです。」

可能な応用がどれほど興奮させるものであっても、CAELESTISの最も重要な部分は、その気候重視であり、持続可能性と排出削減に対する潜在的な大きなポジティブな影響です。「シミュレーションツールの使用により、物理的な実験の必要性が低減します」とメガヘッド博士は説明しています。「物理的な資産やプロトタイプに基づく最適化は、設計や製造段階のさまざまな側面を生産し、テストするために材料やエネルギーを消費します。これにより、リサイクルが難しい大量のスクラップや廃棄物が発生します。一方、仮想プロトタイプを使用すると、不要な物理的なプロトタイプや実験が必要ない前に、より迅速な評価と最適化が可能になります。例えば、ナセルの提供者であるSafran Nacellesは、仮想プロトタイピングとバーチャルリアリティを用いて、製造プロセスの設計の一部を没入型の「リアルな」人間中心の方法で検討しています。その結果、合計ツール予算の15%の節約と、設計期間の18ヶ月の短縮が実現しました。この結果が航空機価値連鎖全体に拡大されれば、さらに印象的な成果が得られるかもしれません。

航空宇宙分野でのハイブリッドツインとその応用についてもっと知りたい場合は、弊社のブログ投稿「Dassault Aviation’s “Aircraft Twin” Project Delivers Greater Predictivity in Real-Time to Optimize Fleet Usage, Performance, and Maintenance」をご覧ください。

CAELESTISプロジェクトについて詳しく知りたい場合は、www.caelestis-project.eu/ をご覧ください。

著者：ゲストブロガー：トリスタン・バス
RTDSグループのEUプロジェクト＆コミュニケーションマネージャー
トリスタンはウィーンのRTDSグループでEUプロジェクト＆コミュニケーションマネージャーを務めています。彼はロンドン大学ゴールドスミスカレッジでメディアの学位を取得し、最近ではウィーンの中央ヨーロッパ大学で公共政策の修士号を取得しています。彼は河川保護、コミュニケーションコンサルティング、ジャーナリズム、オンラインマーケティングなど、様々なコミュニケーション分野で10年以上の経験を持ちます。RTDSでの彼の責任は、EU資金による研究プロジェクトの普及、活用、およびコミュニケーション活動をカバーしています。