Exovolar entwickelt mithilfe von 3DEXPERIENCE Works ein neuartiges düsengetriebenes Exoskelett zum Fliegen

Mit SOLIDWORKS for Entrepreneurs und 3DEXPERIENCE Works Lösungen entwickelte Exovolar ein düsengetriebenes Exoskelett, bei dem im Unterschied zu früheren Jetpack-Modellen die Steuerung über die Beine abläuft, während die Hände für andere Aufgaben frei sind.

Challenge

Entwicklung eines sicheren, düsengetriebenen Exoskeletts, das Menschen ermöglicht, zu fliegen und zu schweben und dabei die Hände frei zu haben, um Aufgaben zu erledigen.

Solution

Nutzung von SOLIDWORKS for Entrepreneurs und 3DEXPERIENCE Works Lösungen, darunter Konstruktion mit SOLIDWORKS Premium, Topologiestudien mit SOLIDWORKS Simulation, numerische Strömungsmechanik (CFD) mit SOLIDWORKS Flow Simulation, Collaborative Business Innovator, Collaborative Industry Innovator, 3D Creator und Collaborative Designer for SOLIDWORKS.

Results

Optimierung der Strahldüsen mit Strömungssimulation
Reduziertes Teilegewicht durch Topologieoptimierung
Patent für Schubvektordüse
Automatisiertes, transparentes Datenmanagement

Gründer und leitender Maschinenbauingenieur Guanhao Wu etablierte Exovolar Industries Corp. im Jahr 2019 mit dem Ziel, die menschliche Mobilität zu erhöhen und zu demokratisieren, indem das Fliegen so einfach und sicher werden sollte wie das Gehen. Wu nutzte die Kombination aus Düsenantrieb, einem Exoskelett und der patentierten Schubvektordüse des Unternehmens, um den menschlichen Körper in der Luft zu halten und zu bewegen. Bei seiner Erfindung sind die Hände des Fliegenden frei, um beispielsweise Offshore-Windturbinen zu reparieren, die Seite eines Marineschiffs zu streichen oder Fotos zu machen, während er entspannt durch die Luft fliegt.

Wu entschied sich zur Entwicklung erster Konzepte für die Produktentwicklungslösung SOLIDWORKS® for Entrepreneurs. „Sie ist benutzerfreundlich und bietet eine komplette Palette integrierter Entwicklungs- und Konstruktionslösungen“, sagt er. Durch die Simulation der Konstruktionsleistung und die Optimierung der Konstruktion mit SOLIDWORKS konnte Exovolar den ersten Schwebetest ohne überflüssige Prototyping-Runden absolvieren.

Zugehörige Ressourcen

Optimierung patentierter Strahldüsen mit Strömungssimulation

Die Aufrechterhaltung eines stabilen, gleichmäßigen Schwebezustands ist für ein autonomes und praktisch anwendbares Exoskelett unerlässlich. „Das Fliegen mit dem Exoskelett ist ein wenig wie das Fahren mit einem Hoverboard, denn das Gerät wird von den Füßen gesteuert. Das sorgt für Stabilität und Gleichgewicht, während die computergesteuerte Schubvektorisierung in den Düsen den Schub und die Schubwinkel autonom steuert“, erklärt Wu. „Über die SOLIDWORKS Flow Simulation Software konnte ich mithilfe von thermischer und Strömungssimulation die Form der Schubvektordüse für die vier Düsenantriebe – zwei pro Bein – optimieren, ohne einen physischen Prototyp herstellen zu müssen.“

Konstruktion leichterer, stärkerer Teile mithilfe von Topologieoptimierung

Wu verwendete Topologiestudien von SOLIDWORKS Simulation, um automatisch eine optimierte Komponentengeometrie auf Grundlage des spezifischen Konstruktionsbereichs, bestimmter Lasten und geometrischer Bedingungen zu erreichen, einschließlich jener, die durch den verwendeten Fertigungsprozess vorgegeben sind. „Die Funktionen von SOLIDWORKS Simulation zur Topologieoptimierung haben mir geholfen, leichtere, steifere und stärkere Teile zu konstruieren, ohne dabei auf einen langwierigen Trial-and-Error-Konstruktionsansatz angewiesen zu sein“, bemerkt Wu.

„Zunächst wollten wir die 3DEXPERIENCE Plattform einfach nur ausprobieren, um zu sehen, wie sie funktioniert. Bei der Verwendung ist uns jedoch schnell klar geworden, wie viel einfacher das Datenmanagement auf der cloudbasierten 3DEXPERIENCE Plattform ist. Die Revisionskontrolle und die Verwaltung von Konstruktionsdaten sind so benutzerfreundlich, dass wir nicht zur alten Methode des lokalen Datenmanagements zurückkehren wollen.“

Guanhao Wu

CEO, leitender Maschinenbauingenieur und Gründer

Einfachere Verwaltung von Daten und Revisionen in der Cloud

Als die COVID-19-Pandemie ausbrach, ergänzte Wu die 3DEXPERIENCE® Works Lösungen unter anderem durch die automatisierten, transparenten Datenmanagement-Funktionen der 3DEXPERIENCE Plattform. Er erinnert sich: „Wir erkannten, wie viel einfacher die Datenverwaltung auf der cloudbasierten Plattform ist. Die Revisionskontrolle und die Verwaltung von Konstruktionsdaten sind so benutzerfreundlich, dass wir nicht zur alten Methode des lokalen Datenmanagements zurückkehren wollen.“

Wu fasst zusammen: „Mit dem Fortschreiten der Entwicklung des fliegenden Exoskeletts benötigen wir ein effektives Datenmanagement und Revisionskontrolle, die zusätzliche Nutzer und unser künftiges Wachstum unterstützen. Die Kombination aus der SOLIDWORKS Konstruktionssoftware und der 3DEXPERIENCE Plattform bietet uns alle Entwicklungs- und Konstruktionsfunktionen, die wir benötigen, sowie den zusätzlichen Vorteil von transparentem Datenmanagement und Datensicherheit in der Cloud.“